摘要：众所周知，人工砂是这样来定义的：在通过除土措施，经过机械破碎、整形、筛分制成的，粒径小于 4.75mm 的母岩为花岗岩、石灰岩的岩石、矿山尾矿颗粒，可是这其中没有的是软质、风化的颗粒。对人工砂用于自密实混凝土中的可能性进行研究，对在不同浆体体积和不同水灰比的情况下，采用人工砂的自密实混凝土的硬化性能与新拌所受到的影响，通过对骨料与浆体材料的比例进行改善，对自密实混凝土的抗压强度、坍落扩展度等性能进行了测验。对结果进行分析，发现浆体体积相对较高是保证采用人工砂的自密实混凝土达到特定坍落扩展度必不可少的条件。
关键词：人工砂；自密实混凝土；性能分析
1自密实混凝土概述
自密实混凝土是一种高流动性不离析的混凝土，与普通混凝土相比，有以下性能特点：
①在新拌阶段，不需人工额外振捣密实，依靠自重充模、密实。②早龄期阶段，避免了原始缺陷的产生。③硬化后，具有足够的抗外部环境侵蚀的能力。在自密实混凝土中，70%～75%的体积是由骨料组成的。选择合适的骨料对于自密实混凝土的新拌和硬化性能有着重要的影响。骨料的性质如形状，质地和级配影响新拌混凝土的工作性、可泵性、泌水性能、离析性能；影响硬化混凝土的强度、收缩、徐变、密度、渗透性能和耐久性能。而细骨料的形状和质地比粗骨料的影响作用更大。
2人工砂的技术要求
人工砂按细度模数分为粗、中、细砂三种规格，技术要求分为I类、Ⅱ类、Ⅲ类。人工砂颗粒级配符合相关要求，砂的实际颗粒级配除4.75mm和600um筛档外，一般可以稍微的高出一些，不过各级累计筛余超出值总和是不应当超过于5%的。吸水率不宜大于1%，进场人工砂含水率不宜大于10%，总压碎值指标应小于30%，亚甲蓝试验MB＜1.4（合格），C50~C30石粉含量≤7.0，钢筋混凝土用人工砂，氯离子含量大于0.06%；坚固性和有害物质应符合JGJ52要求；碎石：宜采用反击破碎石；用于高强度混凝土，应检验母岩抗压强度；对于预防混凝土碱骨料反应要求的混凝土，还应进行碱活性试验。水泥：应对进厂的散装水泥进行温度监控，用于生产预拌人工砂混凝土的水泥温度不宜高于60℃。大体积混凝土时，还应检验其水化热。外加剂：应对PH、氯离子含量、碱含量、减水率、凝结时间差和抗压强度比进行检验，特别注意含气量指标控制。掺合料：采用粉煤灰和矿渣粉双掺，粉煤灰应对其细度、需水比、烧失量、含水率进行检验；矿渣粉活性指数、比表面积、烧失量等进行检验。拌合水：应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。
3原材料
水泥：浙江新都水泥有限公司生产、新日牌普通硅酸盐水泥、强度级别为P.O42.5R。
碎石及人工砂：德清县康柏矿业有限公司生产的5-25㎜连续级配碎石及细度模数为3.5人工砂，石粉含量5.8%。
天然河砂：长江九江段开采的河砂，河砂的细度模数为1.0。
减水剂：杭州构建新型材料有限公司生产的萘系高效减水剂。
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矿渣粉：张家港恒昌新型建筑材料有限公司的S95矿粉（沙钢），实测活度指数达105%，比表面积430m2/kg。
粉煤灰：采用嘉兴市华通建材有限公司的（嘉兴电厂）II级灰，细度18，需水比80%。
水：洁净的地表水。
4浆体和骨料的堆积最优化
4.1骨料组合的最优化
经研究证明，骨料的堆积密度直接影响着对应新拌混凝土的流动性能。具有最大堆积密度的骨料组合体会对混凝土的性能造成极大的影响，所以，骨料组合的最优化也是基于颗粒堆积密度的。通过试验，再借助三元堆积图得到了最大堆积密度为0.7的骨料结合，1～2cm骨料∶0.5～1cm骨料∶人工砂＝30∶15∶55，并把它当作后期试验的骨料配比。另外，还可通过增加混凝土砂率的办法来降低粗骨料和砂浆之间的相互分离作用，可是如果砂率值过大，则会对自密实混凝土的抗压强度与弹性模量造成影响，通常应当将砂率控制在40%～45%范围内。此外，应当根据混凝土的耐久性和强度来确定水灰比，通常应控制在0.4以下，而且用水量应当小于180kg/m3。
4.2浆体组成的最优化
粉体颗粒的结合是通过颗粒堆积原理来进行选择的。其工作原理就是水加入到干的材料中去填充颗粒之间的孔隙，并且像润滑剂一样使颗粒之间更有效的进行堆积。填充完孔隙多余的水分存在于颗粒的表面并达到饱和极限。当水泥与粉煤灰的体积比为3：2时，得到最大的堆积密度，选用这种胶凝材组合作为后面试验的胶凝材用量。使用这种最优的胶凝材配比，用搅拌机在不同水灰比，不同外加剂掺量的情况下进行制备。减水剂最佳掺量是通过倒坍落度筒试验方法得到的，当浆体的流动度达到500±10mm时，而不发生泌水的减水剂掺量被称为最佳掺量。
5人工砂对自密实混凝土性能的影响
5.1新拌混凝土的性质
试验是按胶凝材含量（350～650kg/m3）和水灰比（0.3～1.0）的可能结合情况进行设计，并且使用前面讲到的最优的骨料配合比（55：15：30）去研究对新拌和硬化自密实混凝土性能的影响。在人工砂中，颗粒尺寸低于125μm的石粉含量控制在10%，这些石粉将会和水泥、矿粉、粉煤灰和水一起作为为混凝土中浆体的体积。在研究中，浆体的体积从360～490L之间进行变化。新拌混凝土的性能结果我们可以看出，坍落扩展度随着浆体体积的增大而增大。对于使用堆积密度为0.7的骨料的自密实混凝土，370～390L的浆体用量是混凝土达到550mm坍落扩展度的必要条件。对于使用了人工砂的混凝土要得到550mm坍落扩展度所需要的多余浆体体积比用河砂的自密实混凝土要高一些。这种差别归因于细骨料形状的作用。尽管浆体体积的需求是相对的高一些，但是有一点必须要注意，来源于人工砂的浆体体积对于不同的水灰比，可以比来源于水泥、矿粉、粉煤灰的浆体多50～80L。因此，来源于人工砂的浆体体积可以有效的用于混合物的流动性能。因此，对于自密实混凝土可以降低粉煤灰和水泥等浆体的含量。
5.2抗压强度
由于自密实混凝土的胶凝材含量比较大，所以，自密实混凝土的强度通常都比较高，反之，若想使自密实混凝土的强度达到中等或低等，则非常困难。所以，应探讨如何获得强度中等或低等的自密实混凝土。针对不同水灰比给自密实混凝土抗压强度的影响进行了探讨与研究。根据试验结果，不难发现，水灰比与混凝土的抗压强度之间关系非常密切。水灰比越大，则自密实混凝土的抗压强度就越弱。在不同的混合物之中，最大混凝土抗压强度为60MPa，最小混凝土抗压强度为25MPa。
结语
综上所述，可以得知，人工砂与自密实混凝土的性能之间存在着密切的关联性，若想使自密实混凝土的质量得到有效的保障，就必须对人工砂与自密实混凝土性能之间的关联性进行研究，这样方能制定最优方案来提升自密实混凝土的性能，进而提升混凝土工程的整体质量，促进我国混凝土建筑事业的可持续发展。
参考文献：
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论文作者:朱旭华
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第22期
论文发表时间:2019/5/23
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