机制砂混凝土的配制和工程应用研究.docx

1、机制砂混凝土的配制和工程应用研究0前言项目作为城区又一标志性综合体项目，总建筑面积约38万m2，其中三栋高层建筑中核心筒和剪力墙按设计要求，须采用高标号混凝土，如C50、C55，这对上饶预拌混凝土企业提出了挑战。一方面，上饶预拌混凝土企业生产C50、C55混凝土的经验欠缺；另一方面，上饶城区周边混凝土原材料地材资源匮乏，符合生产高标号混凝土用的原材料更紧张，之前生产C50全部采用天然河砂，不具备经济性，而大多数机制砂生产企业生产工艺简单落后，导致机制砂产品质量难以满足高标号混凝土要求。本文通过优选高标号混凝土生产用原材料，如选用优质的矿物掺合料，结合粉煤灰和高炉矿渣粉双掺技术，以及降粘型聚羧酸

2、系高性能减水剂的应用，通过对比天然河砂和三种机制砂在C55混凝土的应用试验情况，综合混凝土性能和混凝土性价比，最终确定采用福建某砂场生产的花岗岩机制砂配制的C55混凝土，应用在上饶高铁新区某城市综合体项目工程项目中。结果表明：高标号混凝土工程满足设计要求，该项目已通过相关部门验收，对预拌混凝土企业用机制砂配制高标号混凝土具有一定的指导意义。1原材料的选取1.1水泥水泥采用PO52.5水泥，其物理性能如表1。1.2粉煤灰上饶预拌混凝土企业粉煤灰主要来源是中电投贵溪电厂、中电投景德镇电厂、国电黄金埠电厂，综合比较三个电厂生产的二级粉煤灰品质以及供应保障情况，最终选定国电黄金埠电厂粉煤灰，其性能指标

3、如表2。1.3矿渣粉上饶城区周边无大型钢铁厂，其副产品高炉矿渣粉运到上饶，由于路程远，运输成本高，导致到场单价高，在上饶城区预拌混凝土企业未得到推广使用。矿渣粉的材性是钢铁厂水淬粒化高炉矿渣粉，经过粉磨达到比水泥比表面积大的一种粉体材料。这种粉体材料为非晶体、玻璃质结构，蕴藏很高的结晶能量和活性，相比粉煤灰，可以几乎等量替代水泥，降低混凝土水化热，改善混凝土和易性和长期性能。本次选定浙江衢州新瑞冶金渣综合利用有限公司生产的S95级高炉矿渣粉。其性能指标如表3。1.4粗骨料粗骨料经调研和试验，上饶周边主要以石灰石和花岗岩碎石为止，但岩石本身抗压强度偏小，花岗岩生产工艺导致颗粒级配差，针片状含量超

4、标，不建议使用。最终选取江西玉山产，520mm玄武岩连续级配碎石，其性能指标如表4。1.5细骨料细骨料采用抚州天然河砂，细度模数2.8，中砂区，含泥量为0，上饶横峰花岗岩机制砂，细度模数3.0，石粉含量4%，压碎指标为16.0%，上饶玉山石灰石机制砂，细度模数2.9，石粉含量5%，压碎指标为18.0%，福建浦城花岗岩机制砂，细度模数2.9，石粉含量4%，压碎指标为11.0%。1.6外加剂高强度等级混凝土由于胶凝材料多，高标号混凝土粘性大，从而导致混凝土工作性差，表现流速慢，可泵性能差。需要通过提高减水剂掺量，或是提高减水剂中引气剂用量，来缓解混凝土粘性问题，增加了混凝土原材料成本，提高引气剂用

5、量，牺牲了混凝土强度保证系数。外加剂采用上饶某企业生产的，降粘型高保坍聚羧酸系缓凝型高性能减水剂，减水率35%，含气量2.0%。2试验过程试验参照JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程设计C55混凝土配合比，以及结合工程现场钢筋密度，对混凝土的要求类似自密实混凝土的思路进行设计，胶凝材料中掺合料体系采用粉煤灰和高炉矿渣粉双掺，充分发挥各自的优势，以达到降粘和降低混凝土水化热的目的，外加剂采用降粘高保坍型高性能减水剂，以满足混凝土施工的工作性能。C55配合比如表5。细骨料砂通过对比天然河砂和三种机制砂混凝土，对比初始混凝土工作性能和经时损失工作性能、力学性能，以满足工程现场技术要求。3试验

6、结果分析经过大量的混凝土试验，以及外加剂厂技术工程师调配外加剂的配合，考虑到施工现场钢筋密度，以及现场不确定因素，混凝土经时损失按2h进行测试，做到2h混凝土无损失状态。混凝土试验情况如下表6，编号1细骨料为河砂的对比组，编号2细骨料采用上饶横峰花岗岩机制砂，编号3细骨料采用上饶玉山石灰石机制砂，编号4细骨料采用福建浦城花岗岩机制砂。从试验结果得知，编号2、3采用的机制砂，混凝土2h经时损失损失较大，无法满足工地现场施工条件，编号4采用的机制砂与编号1天然河砂，混凝土工作性能差不多，能满足C55混凝土施工要求，7d、28d抗压强度比天然河砂略高。经综合考虑，采用福建浦城花岗岩机制砂作为C55混

7、凝土生产用砂。4工程应用情况预拌混凝土企业接到施工单位提前72h的供货信息，材料部门组织协调按专项生产供应方案，提前准备原材料，其中有几个关键点：（1）水泥入库温度的控制，确保新进PO52.5水泥入库温度实测控制在45左右，一方面容易控制混凝土生产的工作性能，高温水泥活性高，对减水剂吸附量大，混凝土工作性能经时损失大，另一方面降低高温水泥可能导致导致混凝土开裂的影响；（2）机制砂堆放库有2个大库。在生产过程中，新进的机制砂不直接用于混凝土生产，避免砂含水率影响到混凝土生产质量的控制，导致混凝土质量产生波动。项目于2019年11月份第一次浇筑C55混凝土，部位为主楼地下室核心筒和剪力墙部位，混凝

8、土量为1200m3左右。考虑到大部分为大体积混凝土，施工单位提前精心组织，制定专项施工方案，所有参建管理人员落实到位，安排多组施工人员、多套振捣设备，按专项施工方案要求，分多层浇捣，一是使混凝土结构更加密实，避免出现空鼓等情况，二是能降低混凝土水化热，三是能大大降低混凝土开裂的潜在风险。生产施工供应过程中，施工单位在浇筑过程中安排专人与预拌混凝土企业人员对接，做好有效沟通，确保混凝土供应、施工的连续性，避免结构实体出现冷缝等质量问题。按照预拌混凝土国标规范要求，开展预拌混凝土交货检验，施工单位、项目监理单位、预拌混凝土供应企业三方共同见证，混凝土入泵前，对混凝土工作性能进行检测，测试混凝土的坍

9、落度和扩展度，确保入泵混凝土工作性能良好，对混凝土力学性能进行检测，三方共同见证取样，制作交货检验试块、同条件试块、拆模试块，按专项施工方案的中养护要求，及时做好结构实体混凝土养护工作，并通过内部质量管理部组织人员实体检测跟踪混凝土强度发展情况，项目主楼于2020年10月份封顶，C55总量约为1.5万m3，拆模后，混凝土结构实体整体优良，结构实体混凝土无开裂、空鼓、漏振等现象，混凝土表面观感和结构实体强度得到了建设方、住建管理部门认可和肯定，顺利通过住建部门组织的专项混凝土工程质量验收。在本项目中，克服原材料中砂采用高价格天然河砂，且供应量无法保证等等客观情况，普通的机制砂产品质量差且不满足要

10、求等情况，通过调研寻找品质优良的机制砂，及大量的原材料试验和混凝土试验，采用符合要求的机制砂，配制C55混凝土，为上饶地区预拌混凝土行业提供了借鉴。采用符合要求的机制砂可以配制高强度等级混凝土，并且施工性能和力学性能优于天然河砂，另一方面产生的经济效益比较显著。上饶城区天然河砂采购价比机制砂约高60元/t，而且河砂价格不稳定，供不应求时，该项目C55混凝土采用机制砂节省成本约60万元左右。5结论机制砂能取代天然河砂应用在C55混凝土中，结合粉煤灰和矿渣粉矿物掺合料双掺技术，以及聚羧酸系高性能减水剂技术的应用，混凝土工作性能和力学性能满足设计施工的要求。在实际工程项目中应用，取得了良好的经济效益和社会效益。