中交第二航务工程局有限公司福州分公司 福建省福州市 350000
摘要：在水电等大型项目建设过程中，通过机制砂代替河砂应用在高性能混凝土中已经开始被普及，文中从某高速公路C50 T形梁出发，通过机制砂来代替天然河砂，以机制砂混凝土配合比与性能测试为切入点，重点分析机制砂对混凝土强度和耐久性等各项指标造成的影响，进而制定了C50机制砂混凝土T形梁的设计原则，并进行了现场试验，取得了良好效果。
关键词：混凝土；公路工程；机制砂；T形梁；耐久性
1试验用配合比
1.1混凝土原材料
1.1.1水泥。这里选取的是海螺P∙II52.5水泥，其主要物理性能指标体现：表观密度3.08g/cm3，比表面积345m2/kg，标准稠度27.2%，初凝时间130分钟，终凝时间216分钟，安定性符合标准，抗折强度3d6.1MPa，28d 8.3MPa，抗压强度3d 32.7MPa，28d 57.6MPa。
1.1.2粗骨料。粗骨料选取的是5毫米到20毫米之间的不间断级配石灰岩碎石。密度试验得出的结果：表观密度2.576g/cm3，表干密度2.544g/cm3，毛体积密度2.525g/cm3，堆积密度1.45g/cm3，振实密度1.68g/cm3，堆积空隙率43.6%，表观相对密度2.581g/cm3，表干相对密度2.549g/cm3，毛体积相对密度2.529g/cm3，吸水率1.08%[1]。
1.1.3细骨料。机制砂属于石灰岩机制砂，细度模数3.10，石粉含量5.3%，表观密度2.690g/cm3；河砂细度模数2.78，表观密度2.650g/cm3，空隙率41.6%。含泥量0.5%。
1.1.4石粉。石粉的比表面积为350m2/kg，需要用水的比例为105%，视密度为2.727g/cm3。
1.1.5外加剂。减水剂选用的由厦门海博尔工程材料有限公司生产的HBE-801D聚羧酸高效减水剂，固定含量是24.39%，减水率为27%，含气量为4.8%[2]。
1.2混凝土配合比设计
T形梁混凝土的主要配制材料是P∙II52.5水泥，未掺入其它矿物掺合料。由于混凝土试验周期较长，此次试验设计共同进行了水胶比W/B是0.30、0.32与0.34的配合比试验，分别利用字母G、F、E表示。各水胶比都进行河砂和机制砂试验，机制砂石粉的含量分别5%，7%，9%及11%。
2试验结果和分析
2.1拌合物性能。相关数据表明，如果水胶比分别G、E、F时，所体现出来的规律基本相同[3]。若石粉含量5%时，混凝土的流动性就会增加。确保流动度相同情况下，可节省混凝土减水剂用量。一旦石粉含量增加到某个临界点，塌落度就会逐渐降低。另按照新搅拌混凝土工作性能变化形式得出以下结论：一定量的石粉含量可使混凝土中骨料的包裹效果得到较大提高，且石粉含量越多混凝土粘结性就越强，如果石粉含量超出此掺量值，就导致混凝土黏度偏大，从而对施工造成一定影响。
2.2抗压强度。不同水胶比的机制砂混凝土，其3、7、14、28及56d的强度是随着石粉含量的增多而发生变化的。相关数据表明，水胶比是0.30情况下，石粉含量分别5%、7%、9%和11%时，抗压强度都会随石粉含量的逐渐增加而变得越来越低，然而在56d时，混凝土的抗压强度却会随石粉含量的增加而变得越来越强，主要因为机制砂混凝土的塌落度远远超过河砂混凝土而导致。由此看出，只有56d才可真正体现出客观事实[4]。
2.3钢筋握裹力。我国在钢筋和混凝土握裹力试验方面并未提出相应标准，然而，钢筋握裹力属于预应力结构设计过程中的关键参数，不仅决定锚固长度的重要参数，也决定有效性的重要参数。根据水工混凝土试验方面的相关规程来开展钢筋握裹力试验。试验所采取的配合比是C50G系列，其中把河砂作为对比样，石粉含量分别3%、5%、7%、9%、11%、15%和20%[5]。相关数据结果可看出，随着石粉含量的不断增加，机制砂混凝土的钢筋握裹力也会持续增加。一旦石粉含量大于某个临界值，机制砂混凝土的石粉含量越多，钢筋握裹力就会变得越来越少，然而，此规律并没有在50d龄期的过程中得到验证。在50d龄期的过程中同河砂混凝土进行对比可得出，待石粉含量一直增加到11%时，钢筋握裹力仍旧比一般的河砂混凝土占优势。尽管石粉含量15%时，钢筋握裹力骤然降低，但在石粉含量为20%时又开始快速增加。
2.4碳化。碳化属于钢筋混凝土的主要指标之一，也是混凝土结构耐久性加以重视的问题之一。此项目根据一般混凝土长期性及耐久性方面试验方法标准中所规定的碳化试验方法进行试验，然而7、14、28d的碳化结果都表明，碳化深度非常小，难以进行测定。可见机制砂并不会对混凝土的碳化速度造成较大影响。
3机制砂混凝土在T形梁中的应用与性能
由于某省之前并未将石灰岩机制砂混凝土应用到生产C50预应力梁中，为保证此项目的试验结果具有较强的适用性，并且同业主的要求相结合，进行了石灰岩机制砂混凝土生产T形梁的现场试验。
3.1试验原材料和配合比。按照实验室进行试验的初步结论，建议用于生产C50预应力梁的配合比体现如下：水泥423kg/m3，细骨料646kg/m3，粗骨料1149kg/m3，减水剂5.64kg/m3，拌合水155kg/m3。原材料的规格型号体现如下：水泥P∙O42.5，细骨料为细度模数3.1（Ⅱ），粗骨料5毫米到20毫米之间，减水剂HBE-801D。
3.2 T形梁生产过程中的监测参数与试验方法。拆除试验T形梁模板后，及时检查其外观，梁体的表面并未发现明显缺陷。拆除模板后，应立刻使用喷淋装置对梁体实施洒水养护，并在梁体上面标示出回弹测区，共设计十二个腹板测区和翼板测区，按照龄期对梁体的回弹强度进行测试，并对梁体强度的发展规律进行监测。
3.3检测结果。梁的整体外观不存在明显缺陷，也没有色差，梁体具有较好的完整性。不足之处体现在梁体的表面存在油污，主要由于采用了废机油作为脱模剂，并且刷涂过厚而导致。梁体表面存在一些模板锈迹，主要由于受到了气候湿润影响，模板被打磨完后，未能对有效脱模剂进行及时涂刷，导致模板表面生锈而造成。与此同时，由于使用外加剂时采取的方法不合理或是振捣不足导致了梁体表面出现了较多的小气孔。为确保试验的准确性，此试验梁预留了标准的养护试件及具有相同条件的养护试件，同时对回弹强度进行检测。现场试验结果主要体现在下表：
以上表格看出，回弹强度推定値为7、10、14d和相同条件养护及标准养护试件强度存在较大差别。由于试验人员产生了疏忽，未能做到及时发现此问题，造成了试验结果存在较大偏差。28d测试时应用高强混凝土回弹仪所检测出来的强度和实验室所检测的强度基本相同。
结语
将机制砂混凝土应用到C50预应力混凝土的T形梁中，拆除模板之后，监测其外观、强度以及预应力损失程度，通过肉眼并未发现外观存在明显裂缝，且强度与预应力损失值符合相关规范要求与设计要求。使用一年之后监测其长期性能，仍然不存在明显裂缝，可见，碳化、抗渗性能和回弹强度等都符合规范要求。
参考文献：
[1]尹亚柳.机制砂混凝土的性能与配合比研究[D].重庆大学 2016
[2]林立宽.高性能机制砂水泥混凝土性能的试验研究[D].重庆交通大学2015
[3]程波，张绍原，张水.机制砂对混凝土力学与耐久性能影响的试验研究[J].工程质量.2016
[4]邱洪强.机制砂颗粒形状及石粉含量对混凝土性能的影响[D].深圳大学2015
[5]徐大祯.高性能机制砂混凝土耐久性的研究[D].西南交通大学2013
论文作者:王敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/14
标签：混凝土论文; 机制论文; 含量论文; 骨料论文; 密度论文; 强度论文; 钢筋论文; 《基层建设》2017年第26期论文;