含石粉人工砂替代河砂在混凝土施工中的分析和应用

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1、含石粉人工砂替代河砂在混凝土施工中的分析和应用侯学刚，蒋晓东中国水利水电第十三工程局[摘要]内罗毕国际机场排水项目部通过对当地人工砂的分析优选，人工砂混凝土力学性能和干缩性能、抗渗性能的试验，以及对试验结果进行的分析，证明了含石粉人工砂用于混凝土预制管的外包混凝土施工是可行的，它能提高混凝土力学性能，改善混凝土和易性，增强混凝土的抗渗性能。试验分析证明人工砂中石粉的最优含量为16%左右，混凝土干缩随石粉含量增加而增大，但骨料粒径与级配、试件尺寸大小等因素能改变、抑制和减小混凝土的干缩率；含石粉人工砂在该工程混凝土施工中的应用，不但满足了管道混凝土的强度和防渗要求，而且节约了

2、项目的成本，创造了可观的经济效益。[关键词]含石粉人工砂；混凝土c；力学性能；收缩人工砂作为一种新型的建筑用砂，在国内很多项目的混凝土施工中已得到了大量的应用。由于肯尼亚内罗毕市距离天然砂的开采地较远，导致天然砂价格比人工砂价格要高出很多，另外考虑到人工砂在内罗毕市附近很容易购买到，因此，无论从材料获得的难易程度还是从项目的经济效益出发，都有必要为人工砂在本项目的利用进行深入的分析研究。1、前言本文结合肯尼亚内罗毕国际机场排水项目建设工程中使用含石粉人工砂的实践经验，进行了含石粉人工砂性能及应用的总结，通过在实践应用中比较不同石粉含量的人工砂混凝土的性能，得出了人工砂的最优

3、石粉含量，应用于工程施工中，有效地改善和提高了混凝土性能，为工程建设以及拓展含石粉人工砂的应用提供了有力的实践依据。肯尼亚国际机场排水项目混凝土工程均为常态混凝土，混凝土用量为23000立方米。生产混凝土所用的砂石骨料全部在当地石料厂采购，砂石骨料在生产厂家采用机械破碎，其中人工砂生产系统为瑞典斯维拉达公司的机械产品，工艺为干法生产。用于制作人工砂的岩石为玄武岩火山石、响岩，矿物成分以辉石、斜长石、橄榄石长岩为主，含少量暗黄色风化岩及黑云母。从地质学上讲，火山岩来自于第三纪，在内罗毕地区储量丰富，并被广泛地应用于该地区的建筑行业。为解决含石粉人工砂在常态混凝土中的应用，减少

4、项目工程投资，项目部实验室和内罗毕最大的实验室（GeoffGriffiths&AssociateLaboratories）合作，以项目设计强度为C20的管道包管混凝土为例，进行了含石粉人工砂混凝土的试验并对试验结果进行了分析研究，制成了详尽的实验报告，并最终获得咨询工程师的批准，为含石粉人工砂在内罗毕地区常态混凝土施工中的进一步推广应用提供了参考。2、含石粉人工砂的特性含石粉人工砂颗粒表面比河砂粗糙，粗颗粒有尖锐棱角，含有一定量粒径小于0.16mm的石粉，且将粒径小于0.16mm的颗粒含量定义为石粉含量，含石粉人工砂的细度模数在2.7～3.4范围内波动，石粉含量为12%～2

5、1%（质量百分比）。大多数人工砂石粉含量多，颗粒级配不合理，其中较粗颗粒（1.25mm以上）和较细颗粒（0.16mm以下）偏多，增大了混凝土的吸水率，因此要对用于混凝土施工的人工砂进行优选，尽量选择石粉含量合适、颗粒级配较好的人工砂。含石粉人工砂的吸水率见表1（BSEN1097-6：2000）序号实验样品12A饱和含石粉人工砂（克）531457B烘干后含石粉人工砂（克）514442C吸水率（%）=100(A-B)/B3.33．33、试验原材料试验用水泥为BAMBURI牌425号普通硅酸盐水泥，各项技术指标符合规范要求；粗骨料为岩石经机械破碎后制成的粒径为5～20ｍｍ和20～

6、40ｍｍ的碎石颗粒，粗骨料级配为二级配，二种骨料的质量比为45:55；细骨料为含石粉人工砂，设计并配制了石粉含量分别为21%、16%、12%的工况混凝土。4、石粉含量的优选为了得出不同石粉含量人工砂混凝土的强度与水灰比之间的关系，并初选出较优的石粉含量，实验室设计了6个不同的水灰比，用3种不同石粉含量的人工砂及二级配骨料进行混凝土配合比试验。试验采用标准立方体试件，标准养护28d。混凝土配合比以及相应的抗压强度试验结果列于表2。由表2结果可知，在不同的水灰比下，石粉含量对混凝土抗压强度的影响规律基本一致，随水灰比增大，混凝土抗压强度降低。石粉含量为16%时，所拌制混凝土试块

7、抗压强度明显高于石粉含量为12%的试块抗压强度，当石粉含量增大至21%时，试块抗压强度降低，但仍高于石粉含量为12%时的试块抗压强度。在石粉含量为21%的情况下，当水灰比趋向0.65时，其试块抗压强度接近石粉含量为12%的试块抗压强度；当水灰比趋向0.40时，其试块抗压强度接近石粉含量16%的试块抗压强度；当水灰比等于0.50时，其试块抗压强度居于石粉含量12%与16%的试块抗压强度之间。由此可知，当水灰比大于0.50时，以石粉含量16%为较优；当水灰比小于0.50时，较优石粉含量介于16%～21%之间。表2混凝土