河砂和机制砂如何搭配使用？不同比例对砼性能有哪些影响？

河砂和机制砂如何搭配使用？不同比例对砼性能有哪些影响？

混合砂比例对T梁C55混凝土性能的影响

徐鑫

摘要：该文针对肯尼亚内马铁路沿线缺乏河砂的现状和采用机制砂配制高强混凝土粘度过大的问题，通过混凝土含气量、容重、坍落度和抗压强度研究了机制砂和河砂混合砂中的混合比例对混凝土性能的影响。结果表明：随着混合砂中机制砂比例的增加，混凝土含气量逐渐下降，混凝土容重和抗压强度呈现增大趋势，保持混凝土坍落度在(180±10)mm，减水剂用量随着机制砂比例的增大而增加，即使减水剂用量增加，采用机制砂比例较高的混合砂配制的混凝土坍落度也呈下降趋势。

关键词：内马铁路；混合砂；机制砂；T梁混凝土

当前，我国正在积极推进“一带一路”发展战略，肯尼亚是“一带一路”战略东非布局的首站，蒙内铁路已建成通车，作为延长线的内马铁路正在建设。肯尼亚大部分地区常年干旱，河流较少，河砂匮乏，内马铁路工程采用机制砂是必然的选择。机制砂是经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但是不包括软质、风化的颗粒。机制砂混凝土在铁路工程线下工程(如涵洞基础、墙身、八字墙、盖板、桥梁桩基、墩柱等)中的应用研究已较为充分，然而在铁路工程上部结构，尤其是T梁中的研究相对较少。因此在内马铁路T梁混凝土生产过程中考虑采用河砂与机制砂混合使用，减小机制砂对于T梁混凝土工作性的不利影响。该文研究了机制砂和河砂混合比例对于T梁C55混凝土工作性能和力学性能的影响。

1 试验

1.1 原材料

1)水泥

采用CEMΙ52.5水泥，执行的标准为EN1971，初凝155min，终凝255min，3d和28d抗压强度分别为27.2MPa、58.6MPa，比表面积320平方米每千克。

2)粉煤灰

采用印度I级粉煤灰，细度(45μm筛余)10.1%，需水量比85%，烧失量1.45%。

3)细骨料

机制砂，内马铁路料场生产，表观密度2840千克每立方米，吸水率1.6%，压碎值5%，细度模数2.6，石粉含量6.1%，MB值0.9，级配见图1；对比用河砂为肯尼亚河砂，细度模数2.5，级配见图1。

图1 细骨料级配曲线
 

4)粗骨料

内马铁路料场生产5~20mm连续级配碎石，岩性为玄武岩，母材强度160MPa，表观密度2840千克每立方米，吸水率1.2%，压碎值6%，针片状含量3%。

5)减水剂

国内某聚羧酸减水剂，固含量30%，减水率29.3%。

1.2 方案

试验用混凝土配合比见表1，保持混凝土用水量不变，调整减水剂用量使混凝土坍落度保持在(180±10)mm，配合比中用水量包括减水剂含水量。

表1 河砂机制砂对比T梁混凝土配合比

混凝土工作性能按照GB/T50080—2002《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》进行；力学性能按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行；长期性能和耐久性能按照GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

2 结果与分析

2.1 对混凝土工作性能的影响

河砂与机制砂混合比例对T梁混凝土工作性的影响试验结果见表2。由表2可以看出，随着机制砂比例的增加，混凝土含气量呈现下降趋势，纯机制砂混凝土含气量比纯河砂混凝土含气量下降了21%，这主要是由于机制砂混凝土相对于河砂混凝土采用相同的减水剂，机制砂混凝土引气比较困难，因此如果采用机制砂比例较高时，应考虑在减水剂复配过程中适当地提高引气成分的含量；随着机制砂比例的增加，混凝土容重呈现增加趋势，纯机制砂混凝土容重比纯河砂混凝土容重增加了50千克每立方米、2%，增加比例并不大，这主要是由于该试验采用的机制砂表观密度比河砂表观密度大，另外机制砂比例增加混凝土含气量减小，进一步使混凝土容重增大；由混凝土坍落度试验结果结合混凝土配合比情况可知，保持混凝土坍落度在(180±10)mm，减水剂用量随着机制砂比例的增大而增加，另外即使减水剂用量增加，采用机制砂比例较高的混合砂配制的混凝土坍落度也呈下降趋势，纯机制砂混凝土坍落度比纯河砂混凝土坍落度下降了6%，这主要是由于机制砂相对于河砂表面较为粗糙，级配较差。虽然通过调整减水剂用量，采用不同比例的混合砂均能配制出坍落度(180±10)mm的混凝土，然而机制砂比例较大会使混凝土本身的粘度增大，不利于混凝土施工，因此应综合考虑，机制砂比例不宜过大。

表2 河砂与机制砂混合比例对T梁混凝土工作性的影响

2.2 对混凝土抗压强度的影响

河砂与机制砂混合比例对T梁混凝土抗压强度的影响试验结果见表3，由表3可以看出，各组混凝土1d抗压强度均较高，抗压强度最低的为LJ4组(河砂：机制砂为6：4)29.6MPa，抗压强度最高的为LJ6组(河砂：机制砂为4：6)33.2MPa，其他试验组1d抗压强度均大于30MPa，纯机制砂混凝土1d抗压强度比纯河砂混凝土1d抗压强度增大了3%；各组混凝土28d抗压强度均大于65MPa，满足C55强度等级混凝土抗压强度设计要求，抗压强度最低的为LJ2组(河砂：机制砂为8：2)68.3MPa，抗压强度最高的为LJ8组(河砂：机制砂为2：8)73.4MPa，纯机制砂混凝土28d抗压强度比纯河砂混凝土28d抗压强度增大了2%，整体而言随着机制砂比例的增大，混凝土抗压强度呈现增大趋势。

表3 河砂与机制砂混合比例对比T梁混凝土抗压强度

3 结论

a.随着混合砂中机制砂比例的增加，混凝土含气量逐渐下降，混凝土容重和抗压强度呈现增大趋势，保持混凝土坍落度在(180±10)mm，减水剂用量随着机制砂比例的增大而增加，另外即使减水剂用量增加，采用机制砂比例较高的混合砂配制的混凝土坍落度也呈下降趋势。

b.通过试验优选河砂和机制砂5：5的混合砂作为细骨料配制T梁C55混凝土，所配制的混凝土含气量为3.5%，容重为2460千克每立方米，坍落度170mm，1d、3d、7d、14d、28d抗压强度分别为31.9MPa、43.6MPa、55.1MPa、64.6MPa、71.5MPa。