东北水利水电 ［文章编号］１ｏｏ２—０６２４（２０１１）０９—００３０—０２ ２０１１年第９期 人工砂中的石粉含量对水工混凝土性能的影响 李远Ｉ，臧志刚２ （１．辽宁江海水利工程公司禹泰新型建筑材料分公司，辽宁沈阳１１０００３； ２．辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳１１０００３） ［摘要］文章分析了人工砂中不同石粉含量对水工混凝土中新拌混凝土的影响（包括坍落度、 舍气量），以及对抗压强度、抗冻性和抗渗性的影响。通过各项试验表明，人工砂中随着石粉含 量的增加，混凝土的含气量、坍落度不断减小；当人工砂的石粉含量为１６％时，硬化混凝土的抗 压强度、抗冻性、抗渗性达到最佳效果。 ［关键词】人工砂；石粉含量；影响分析 【中图分类号］ＴＶ５４４＋．９２ ［文献标识码】Ａ Ｏ引言 随着我国建筑业的不断发展，砂的用量不断 攀升。长期的开采，在我国不少地区出现天然砂资 计规程＞设计的混凝土配合比见表１。其中二级配 碎石的比例５Ｎ２０：２０～４０为４：６，配合比设计人工砂 的石粉含量为０％。抗压强度试件的制作采用１５０ ｍｍＸ１５０ ｍｍｘ１５０ ｎ＇ｌｍ的规格，该配合比为基准配 源枯竭，环境遭受严重破坏的现象。由于天然砂资 源短缺、价格上涨，同时为了环境保护的需要，对 天然砂的开采进行了限制措施。人工砂作为一种 新型建筑用砂已经进入建筑市场。 在北方地区水工混凝土大部分处于严寒的气 候条件下或水位变化区，这对北方地区的水工混 凝土的抗冻性和抗渗性有较高的要求。砂中的含 泥量是影响混凝土抗冻、抗渗的主要因素之一。人 工砂中的石粉与天然砂中的泥成分不同、粒径分 合比，抗冻设计指标为Ｆ２００。 表１混凝土基准配合比表 ｌ箍丰斗强度等级水泥 水 砂 石子外加剂 坍落度 ｋｇ／ｍ’ Ｃ２５ ３２０ １４１ ７０６ １ １５３ ３．２０ ７０￣２０姗 １．３试验方案 本次研究的人工砂中的石粉含量为小于０＿１６ ｍｍ的颗粒含量。通过调整人工砂中的石粉含量为： ０％，６％，１０％，１２％，１４％，１６％，１８％，２０％，２２％，２４％， 布不同，在混凝土中所起的作用亦不同。天然砂中 的泥对混凝土有害，必须严格控制其含量。而人工 砂中适量的石粉对混凝土是有益的，有适量的石 ２６％，２８％时，对水工混凝土的新拌混凝土（包括含 气量、坍落度）、抗压强度、抗冻性、抗渗性的影响 进行分析测试。 粉存在能提高混凝土抗冻性和抗渗性。 １主要原材料、混凝土配合比及试验方案 １．１主要原材料 ２试验结果及分析 ２．１新拌混凝土试验 ２．１．Ｉ含气量 ’水泥：抚顺水泥股份有限公司生产的浑河牌 Ｐ．０４２．５级水泥；外加剂：辽宁江海水利工程公司 依据表１的混凝土配合比，在相同用水量下， 禹泰新型建筑材料分公司生产的ＬＳＹＴ型引气减 水剂（粉剂）；石：５￣２０ ｒｎｍ，２０￣４０ ｍｍ的碎石；砂： 细度模数为３．０的人工砂。 １．２混凝土配合比 ‘ 人工砂不同石粉含量下的含气量见图１。根据ＤＬ／ Ｔ５１４４—２ｏｏ１（水工混凝土施工规范＞有抗冻性要求 的混凝土应掺用引气型外加剂，掺引气型外加剂 的混凝土含气量见表２。随着石粉含量的增加混凝 土含气量不断减小；当石粉含量达到２０％时混凝 依据ＤＬ／Ｔ５３３０—２００５＜水工混凝土配合比设 ・３Ｏ・ 土含气量为３．９‰小于骨料最大粒径为４０ ＩＴＵ２１的 表３不用石粉含量下混凝土用水量表 含气量的标准要求。 ＼ 砌 加 石粉含量／％ 图１不同石粉含量下混凝土的含气量 表２掺引气型外加剂混凝土含气量表 骨料最大粒径 鱼 苎 兰 ／ｍｍ ≥１＝２００混凝土 ＜￣Ｆ１５０混凝土 随着石粉含量的增加混凝土抗压强度不断降低。 由试验结果可知石粉含量为１６％时，混凝土的３ ｄ， ７ ｄ，２８ ｄ抗压强度达到相应龄期的最高值；当石 注：Ｆ１５０混凝土掺用与否，根据试验确定。 粉含量达到２６％时，混凝土２８ ｄ抗压强度小于设 ２．１．２坍落度 在相同用水量下，人工砂中随着石粉含量的 计基准配合比的２８ ｄ抗压强度。 表４不用石粉含量的混凝土抗压强度表 增加混凝土坍落度不断减小；坍落度变化曲线见 图２。人工砂的石粉含量小于１０％时对混凝土的坍 石粉含量 抗压强度（ＭＰａ）／抗压强度比（％） ３ ｄ ７ ｄ ２８ ｄ 落度影响比较小，当人工砂的石粉含量达到２２％ 时混凝土坍落度为４５ ｍｍ，小于配合比设计要求。 １ 越 ｌ 密 石粉含置／％ 图２不同石粉含量下混凝土坍落度 ２．１．３单位用水量 依据表１中的混凝土配合比，控制混凝土相 同坍落度为８０￣９０ ｍｍ；在不同石粉含量下进行用 水量试验，其试验结果见表３。石粉含量小于１０％ ２．２．２抗渗性 坍落度控制在８０～９０ ＩＴＩ１ＴＩ时，混凝土单位用水量 当石粉含量小于１６％时，混凝土的抗渗性随 保持不变；当石粉含量大于１０％，石粉含量每提高 着石粉含量的增加而提高；当石粉含量大于１６％ ２％时，每立方米混凝土用水量提高２～３ 。 时，混凝土的抗渗性随着石粉含量的增加而降低。 ２．２硬化混凝土试验 石粉含量为１６％时，混凝土的抗渗性达到最佳效 ２．２．１抗压强度 果；当石粉含量达到２６％时，混凝土的抗渗性小于 依据表１的混凝土配合比在相同用水量条件 基准混凝土的抗渗性（见图３）。 下，各龄期的混凝土抗压强度试检结果见表４。当 ２．２．３抗冻性 石粉含量小于１６％时，随着石粉含量的增加混凝 不同石粉含量下混凝土含气量与抗冻性试验 土的抗压强度不断增加；当石粉含量大于１６％时， 结果见表５。根据ＳＬ３５２－－２００６＜水工混凝土试验 （下转第３４页） ・３１ ・ 匕水利水电 爆破拆除效果。从拍摄到的画面上可以看到，起爆 后在围堰远端水面上立即出现水口（呈雨雾状）喷 柱，并向坝体方向延伸，同时显示了孔外微差过 程。出现的飞跃水口喷柱，是冲击波到达水面的特 有现象。从拍摄到的最高水柱出现在距大坝７０ ｍ 左右处，在距大坝约１０ ｍ范围以内爆破过程中 止，过程历时２．８ ｓ，可以看到有个别飞石情况。 ＝ ２０１１年第９期 拆除（在其延长线方向）振动影响场公式： ，￣ｓ０．７５ ＿５ ．＿ ‘ （ ＝２７１ ３２７） 混凝土围堰拆除爆破产生的动水压力不大， 不会影响大坝安全。 【参考文献】 ［Ｉ］杨云玫，倪锦初，等．三峡二期下游围堰混凝土防渗墙拆 、 ５结语 Ｉ）围堰爆破拆除对大坝没有产生任何破坏影 响，坝体振动值均在安全允许值以内。采用的安全 技术措施是成功的，尤其是采用孔外微差爆破技 除爆破试验研究［Ｊ］．长江科学院院报，２００３（１２）． ［２］孟庆学，肖泽春．小湾水电站导流洞进出口围堰拆除爆 破振动安全监测与数据分析［Ｉ］．水利水电技术。２００８（１２）． ［３］刘国振，杨军，等．某工会大楼爆破拆除地震效应监测分 术对降低大坝震动起到了关键作用，倘若孔外延 迟采用二段（２５ ＩＴｌＳ）将会避免网路被砸坏，效果会 更佳。 析［Ｊ］．安全与环境学报，２００４（ｓ１）． ［４］梁锐。刘国军，李清芳，张龙．复杂环境下砖混办公楼爆 破拆除［Ｊ］．爆破，２００９（２）． 【收稿日期】２０１１一Ｏ１－０６ ２）整理爆破振动观测资料，得到了围堰爆破 （上接第３１页） １ 衷５抗冻试验结果裹 ％ ｉ 丑 谜 挺 她 石粉含量 图３不同石粉含量下混凝土抗渗高度比 规程＞进行试验，相对动弹模量下降至初始值得 ６０％或质量损失率达到５％时，认为试件已达到破 坏，即可停止冻融试验。在水工混凝土中，有抗冻 要求的混凝土一般要求抗冻性为Ｆ２００，本试验的 最高冻融循环为２００次。在同一配合比条件下，通 过２００次冻融循环混凝土的抗冻性随着石粉含量 的增加，抗冻性先增加后减小。石粉含量达到１６％ 时，混凝土通过２００次冻融循环的抗冻指标达到 最大值；当石粉含量为２２％时，混凝土的抗冻性只 能满足１５０次；当石粉含量为２８％时，混凝土的抗 冻性只能满足５０次。 【参考文献】 ［１］陈改新，蔡跃波（主编）．水工混凝土试验规程［ｓ］．中国 水利水电出版社，２００６． ３结语 １）随着人工砂石粉含量的增加，混凝土的含气 量、坍落度不断减，Ｊ、；在相同坍落度条件下，石粉含 量每提高２％每立方米混凝土用水量提高２ ｋｇｏ ２）人工砂的石粉含量为１６％时，混凝土抗压 ［２］陈福厚，周厚贵。刘文彦，等．水工混凝土施工规范Ｉｓ］． 中华人民共和国国家经济贸易委员会，２０００２． ［３］余化．混凝土常用标准汇编［Ｍ］．北京：中国标准出版社。 ２００５，１２． ［４］刘数华，李家正（译）．混凝土配合比设计［Ｍ］．中国建筑 工业出版社，２００９． 【收稿日期】２０１０－１２－２７ 强度、抗渗性和抗冻性达到最佳状态。 ・３４・