（1.中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250022；2.濟(jì)南通達(dá)公路工程有限公司，濟(jì)南 250202；3.山東省交通科學(xué)研究院，濟(jì)南 250031）

0 引言

砂作為水泥混凝土中的重要組分之一，其性能對新拌混凝土及硬化混凝土都起著極其重要的作用。在工程建設(shè)發(fā)展的早期混凝土原材充分，多采用性能良好的天然砂用于混凝土的生產(chǎn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的增多，混凝土用量需求的增加，以及對環(huán)境保護(hù)的重視，天然砂資源難以滿足工程發(fā)展的需求，機(jī)制砂開始成為混凝土生產(chǎn)的主力。機(jī)制砂從母巖開采到加工生產(chǎn)，由于母巖巖性、加工方式的不同，導(dǎo)致機(jī)制砂相對于天然砂，形狀尖銳，表面粗糙，且含有一定數(shù)量的0.075mm 粒徑以下的石粉或黏土，這都會(huì)影響混凝土的各項(xiàng)性能。有必要對機(jī)制砂混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測研究，以確定機(jī)制砂混凝土的適用性[1-4]。

本試驗(yàn)利用機(jī)制砂配制C50 橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土，并研究了機(jī)制砂混凝土的工作性、抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及抗氯離子滲透性，旨在推進(jìn)機(jī)制砂在混凝土中的工程應(yīng)用。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料及配合比

水泥為山東山鋁環(huán)境新材料有限公司生產(chǎn)的P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，基本物理性能指標(biāo)如表1所示。粉煤灰：F 類I 級灰，45μm 方孔篩篩余量8.3%，需水量比94%，燒失量2.4%。粗集料為5～20mm 連續(xù)級配的石灰?guī)r碎石，壓碎值10.5%，表觀密度2670kg/m3，含泥量0.5%。細(xì)集料為機(jī)制砂，機(jī)制砂基本性質(zhì)如表2所示。減水劑為淄博亮正建材科技有限公司提供的含固量為18.62%的減水劑。C50 預(yù)應(yīng)力混凝土配合比如表3所示。

表1 P·O 42.5 水泥的基本性質(zhì)

表2 機(jī)制砂基本性質(zhì)

表3 C50 機(jī)制砂混凝土配合比（kg/m3）

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 混凝土工作性能

根據(jù)GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行新拌混凝土的和易性測試。用坍落度法測試混凝土拌合物的流動(dòng)性，在測定坍落度的同時(shí)，通過觀察拌合物的黏聚性和保水性，對新拌混凝土的和易性給出綜合的判定。

1.2.2 混凝土力學(xué)性能

根據(jù)GB/T 50081《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，成型100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×300mm 的試件分別進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度和靜力受壓彈性模量試驗(yàn)。每組各齡期均成型三塊試件，試件在養(yǎng)護(hù)24h后拆模，并放于混凝土養(yǎng)護(hù)室（溫度20℃±2℃，相對濕度大于95%）中養(yǎng)護(hù)。試件養(yǎng)護(hù)至3d、7d、14d、28d 后，測試其抗壓強(qiáng)度和彈性模量。

1.2.3 混凝土耐久性能

采用電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)測定法（RCM 法或NEL 法）評價(jià)硬化混凝土的抗氯離子滲透性能。電通量法根據(jù)GB/T 50082《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行；NEL 法是清華大學(xué)基于離子擴(kuò)散和電遷移提出的一種飽鹽電導(dǎo)率法，其測試簡單、快速，且具有良好的穩(wěn)定性。

根據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 193）和《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration》（ASTM C1202）規(guī)定，采用電通量法檢測混凝土氯離子滲透性能時(shí)，混凝土的氯離子滲透性等級劃分如表4所示。

表4 基于電通量的混凝土氯離子滲透性（28d 齡期）

NEL 法是清華大學(xué)基于離子擴(kuò)散和電遷移提出的一種飽鹽電導(dǎo)率法，其操作簡單、外界因素影響較小，根據(jù)CCES01《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》中的NEL 法評價(jià)硬化混凝土的抗氯離子滲透性能,基于NEL 法的混凝土滲透性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 基于NEL 法的混凝土氯離子滲透性

2 結(jié)果與分析

2.1 工作性能

C50 機(jī)制砂混凝土的工作性如圖1所示。實(shí)測混凝土拌合物坍落度215mm，擴(kuò)展度550mm，含氣量1.6%?；炷恋牧鲃?dòng)性、黏聚性均較好，骨料的漿體包裹性良好，無泌水、無離析現(xiàn)象，各項(xiàng)性能滿足C50 泵送混凝土的要求，拌合物坍落度損失較小，1h 后坍落度為190mm，流動(dòng)性依然良好。所選機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)為2.83，屬于中砂，級配良好，石粉含量達(dá)到9.8%，但吸水率僅為1.62%，石粉不僅沒有導(dǎo)致混凝土坍落度損失過大，同時(shí)作為細(xì)顆粒改善了砂的級配，減小了混凝土的泌水風(fēng)險(xiǎn)，提高了混凝土拌合物的黏聚性。

圖1 機(jī)制砂混凝土工作性能

2.2 力學(xué)性能

機(jī)制砂混凝土的力學(xué)性能如圖2所示。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，水泥持續(xù)發(fā)生水化反應(yīng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量均逐漸增大。混凝土5d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到54.2MPa，5d 彈性模量達(dá)到38.9GPa，均滿足規(guī)范對預(yù)應(yīng)力混凝土張拉時(shí)的要求。28d 齡期時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到69.4MPa，彈性模量達(dá)到43.8GPa。與5d 齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度和彈性模量相比，分別增長了28.0%和12.6%。因機(jī)制砂顆粒表面較粗糙，與水泥漿的握裹力較高，配制的混凝土抗壓強(qiáng)度較高[5-6]。

圖2 機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量

2.3 抗氯離子滲透性能

對機(jī)制砂混凝土的抗氯離子滲透進(jìn)行了研究，結(jié)果如表6所示。C50 混凝土的28d 電通量僅為687C，滲透性評價(jià)為很低，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為0.69×10-12m2/s，滲透性評價(jià)為低。不管是電通量法還是NEL 法，均表明機(jī)制砂配制的C50 混凝土抗氯離子滲透性能均非常高。所用機(jī)制砂含有一定量的石粉，石粉的存在填充了機(jī)制砂混凝土中的大孔隙，可降低細(xì)集料額松散堆積空隙率，提高混凝土基體的密實(shí)度，降低了氯離子的滲透性能[7]。

表6 機(jī)制砂混凝土28d 抗氯離子滲透性能

3 結(jié)論

（1）本試驗(yàn)所選機(jī)制砂級配較好，且含有一定量的石粉，配制的C50混凝土工作性能良好，經(jīng)時(shí)損失小，無泌水、無離析現(xiàn)象，滿足施工要求；混凝土5d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到54.2MP，彈性模量達(dá)到38.9GPa，滿足C50 混凝土的設(shè)計(jì)要求。

（2）機(jī)制砂粒型尖銳、表面粗糙，與水泥漿的粘結(jié)性好，保證了機(jī)制砂混凝土的力學(xué)性能。同時(shí)，機(jī)制砂中的石粉填充了混凝土中的孔隙，起到了微集料的作用，提高了混凝土的密實(shí)性，改善混凝土的抗氯離子滲透性能。