石灰岩机制砂混凝土工作性能及耐久性能试验研究.docx

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1、引言随着国家基础设施建设规模的不断扩大，对自然资源的消耗不断增大，作为当代第一大建筑材料的混凝土，其对原材料的需求也日益增大，然而国家出于保护环境的目的，已明令禁止对河砂的开采，寻找合适的材料替代天然砂来配制混凝土成为缓解资源压力的有效途径。机制砂与天然砂在粒型等方面存在差异，Westerho1m等位.研究了机制砂对砂浆流动性的影响，结果表明，机制砂会很大程度影响砂浆的流变性、屈服应力和塑性粘度。各地区相应的推出了一些地方标准，但机制砂的生产标准、成品的检验标准、应用技术标准也是因地区而异。采用机制砂替代天然砂已是必然选择，而现阶段，机制砂在桥梁上的应用相对较少，尤其用于高强度等级特别是预应力

2、混凝土中较少“？在机制砂混凝土的耐久性能方面的研究更少片咒本文选取石灰岩机制砂，配制出C30、C40、C50三种强度等级的混凝土,研究了不同强度等级混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透、单面盐冻耐久性能，尤其研究了C50机制砂混凝土的弹性模量,为机制砂在各强度等级桥梁混凝土中的应用提供试验支撑和理论指导。1、试验部分11原材料水泥：中国联合水泥有限公司生产的P-O42.5普通硅酸盐水泥，比表面积345m7kg,标准稠度用水量26.4%。粉煤灰：I级粉煤灰，需水量比102%,烧失量4.0%，细度（45Um方孔筛筛余）4.1%。粗骨料：520mm连续级配石灰岩碎石。细骨料：石灰岩机制砂，其表观

3、密度2700kgm饱和面干吸水率0.88%,75m以下颗粒含量7.6%,细度模数2.93。减水剂：聚段酸减水剂，减水率24.6%。1.2试验方法混凝土工作性能：测试混凝土拌合物的坍落度、含气量，并通过观察综合判断混凝土的工作性能。抗压强度和弹性模量：JIOOmmXIOOmmXIOOmm15OmmX150mmX300mm的试件分别用于抗压强度和弹性模量测试，试块拆模后，放入标准养护室内养护，测试龄期为3d、7d、14d、28d。抗氯离子渗透性能：采用NE1法测试混凝土试块的28d氯离子扩散系数；采用电通量法测试混凝土试块的28d电通量值。综合氯离子扩散系数和电通量值评定机制砂混凝土的抗渗透性能。

4、混凝土抗盐冻性能：切取15OmmXI1OmmX70mm试件，试件四周包裹涂抹防水材料（环氧树脂），标准养护到28d,配制3%的氯化钠溶液，采用单面冻融法测试硬化混凝土抗盐冻性能。不同强度等级的机制砂混凝土配合比见表1。表1不同强度等级的混凝土配合比试件编号强度等级各组分含量/（kg?）水泥粉煤灰机制砂碎石水减水剂N30C3028010073011001654.56N40C403606572011201656.37N50C504217468111111638.412、结果与分析2.1 机制砂混凝土工作性能混凝土的工作性能测试结果如图1所示。由图1可知,混凝土的坍落度均在180200n之间，含气量

5、均在2%3机从坍落度测试结果可知，混凝土流动性良好，满足性能要求；混凝土拌合物粘聚性和保水性良好，无离析、泌水问题出现，但各强度等级混凝土表现出不同程度的粗骨料外露问题，表明机制砂配制的混凝土的砂浆量不太充分，骨料裹浆效果一般。220200806040120100N30N40试件编号图1机制砂混凝土的工作性能0N502.2 机制砂混凝土力学性能混凝土的抗压强度测试结果如图2所示。由图2可知，混凝土抗压强度随养护龄期的增加而升高,N30、N40和N50试件的7d抗压强度分别达到35.7MPa、40.9MPa和55.9MPa,均能达到各强度等级混凝土的抗压强度要求。在养护至28d龄期后，混凝土抗压

6、强度远大于设计强度值，机制砂用作混凝土细集料不会对混凝土的抗压强度产生不利影响，且混凝土抗压强度可满足要求。图2机制砂混凝土的抗压强度此外，试验研究了C50混凝土弹性模量的发展情况，如图3所示。由图3可知，随着养护龄期的延长，C50混凝土的静力受压弹性模量逐渐增大，在7d龄期时即接近40GPa,远大于相关规范对C50混凝土弹性模量的规定值34.5GPa。早龄期时,混凝土弹性模量值波动较明显，随着龄期的延长，弹性模量值愈加稳定。结果表明，机制砂的使用并未对混凝土的弹性模量产生不利影响。28d4d1.3d050505544332Bd0raH整泄出职d期龄图3C50机制砂混凝土弹性模量2.3 机制砂

7、混凝土抗氯离子渗透性能图4为机制砂混凝土氯离子扩散系数和电通量。由图4(a)可知，N30、N40和N50机制砂混凝土的氯离子扩散系数在0.91.2X1042s,根据CCES01-2004混凝土结构耐久性设计与施工指南规定，N30、N40混凝土的抗氯离子渗透性能评价中等，N50混凝土的抗氯离子渗透性能评价为低。由图4(b)可知，各强度等级混凝土的电通量均在10002000C,根据JGJ/T193-2009混凝土耐久性检验评定标准规定，氯离子渗透性评价为低。两种试验结果表明，随着混凝土强度等级的提高，混凝土的抗氯离子渗透性能有所提高，机制砂配制的三种强度等级的混凝土抗氯离子渗透性能均良好。试件编号

8、4OSCiN50试件编号Oooooo8000062842110B图4机制砂混凝土抗氯离子渗透性能2.4 机制砂混凝土抗盐冻性能图5为单面冻融试验下机制砂混凝土的单位面积剥落量。由图5可知，随着单面冻融次数的增加，混凝土单位面积累计剥落量增加，混凝土强度等级越低，剥落量越大，机制砂混凝土抗盐冻性能随着强度等级的提高而提高，N40、N50混凝土在28次单面盐冻破坏后，剥落量分别为370.9g2和152.1g表明C40、C50石灰岩机制砂混凝土的抗盐冻剥蚀性能良好。OOoooooooOoooooo420864220628242832循环次数图5石灰岩机制砂混凝土单位面积剥落量结论(1)石灰岩机制砂混凝土拌合物粘聚性和保水性良好，但会出现砂浆量不太充分、骨料裹浆效果一般的情况，在配比合适的情况下，可成功配制工作性能满足要求的各强度等级混凝o(2)N30、N40、N50石灰岩机制砂混凝土的强度均能满足强度设计要求，N50混凝土弹性模量也满足设计要求,表明其可成功应用于高强度等级混凝土结构物和预应力结构物。(3)石灰岩机制砂混凝土均表现出较好的抗氯离子渗透性能，N40、N50混凝土具有良好的抗盐冻剥蚀性能，表明石灰岩机制砂混凝土可应用于特殊服役环境，且高标号混凝土可表现良好的耐久性能。