砂率对混凝土质量影响分析

关于砂率、运用代替法研究水泥混凝土质量分析

（中建六局桥梁公司 王俊荣 王壁东）

【摘 要】在我国西北资源匮乏地区，水泥混凝土中运用级配不良的中粗砂，选择合适砂率和运用适当

量的砂代替小档料（4.75～9.5mm）能够配制出良好的低标号（C40以下）水泥混凝土。对降低工程成本，为我国交通工程建设有重要的意义。

【关键词】 水泥混凝土 砂率 和易性 抗压强度 代替法

1 引言

随着我国交通工程不断的建设，水泥混凝土需求量也日益增大，从而对细集料（这里主要指天然砂）需求量也不断增大。众所周知，Ⅱ区中砂，级配良好河砂，对配制优质混凝土是一种理想的天然材料。但是，河砂主要分布在现有河流或干涸河流的深河床或浅河床，从我国地理区域分布分析，河砂在我国分布极不均衡，一般呈现华南，华中、华东分布最广，华北、东北较广，西北最少，尤其对资源相对匮乏的内蒙古阿拉善盟、兴安盟、新疆、西藏等境内分布更少。所以在我国西北地区选择优质理想的天然砂是相对比较困难。如果一昧按照规范追求优质的河砂，不利于降低工程成本。所以，研究砂率、运用代替法对水泥混凝土质量分析尤为重要，对在我国西北地区建设交通工程具有重要的战略性意义。 2 材料说明

本研究课题采用混凝土强度等级为C35。

水泥:采用乌海蒙西水泥厂生产的蒙西P.O42.5普通硅酸盐水泥。经试验验证，水泥各

项指标均满足《通用 硅酸盐水泥》（GB175-2007）标准要求。

碎石:采用巴盟市磴口县荣腾碎石厂生产的4.75～9.5mm;9.5～19mm;19～31.5mm三级配

碎石。经试验验证，碎石各项指标均符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/ T F50-2011）中Ⅱ区要求，级配良好。

河砂：采用阿拉善盟左旗敖伦布拉格鑫晟砂场生产河砂。经多次试验验证，该砂细度模

数Mx=3.1～3.3;属粗砂，级配不良，其它各项指标均符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/ T F50-2011）中Ⅱ区要求。

减水剂:采用高性能缓凝型聚羧酸系减水剂。经试验验证，符合《混凝土外加剂》（GB

8076-2008）标准要求。 水： 饮用水

3 配合比设计及试验过程

本研究课题混凝土搅拌方式采用试验室室内HJW-60型小型搅拌机拌制和现场三一重工HZS180型大型搅拌机拌制，采用两者对比试验分析方法。 方案一：依据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2011）设计配合比如下：砂率β

现场混凝土施工工艺：采用溜槽施工.s=42%;水灰比W/C=0.41;设计坍落度120～160mm：

配合比设计如下：

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3.1、试验室拌和：采用室内拌和出机后再人工拌和均匀后实测坍落度：145mm。观察此

混凝土和易性很差，表现棍度下（很难插捣），含砂情况少（抹面困难，有较多空隙和石子外露），保水性多量（离析），粘聚性很差。但28天抗压强度满足试配强度（试配强度fcu,0=43.2）。

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3.2、现场试验拌和：现场实测砂含水量ω=4.2%,，碎石含水量ω=0.0%。

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换算后施工配合比如下（考虑运距和气温影响用水量适当增调+2～+3Kg/m）；

3

混凝土和易性极差

现场拌和，运用罐车运输，经现场实测坍落度150mm，此混凝土和易性极差，表现棍度下，

含砂情况少，保水性多量（呈现严重离析现象），粘聚性极差，现场采用溜槽施工，落距1.5m,混凝土和易性极差，表现离析、泌水现象严重，无粘聚性。

3.3、方案二：针对方案一混凝土不良现象，提高砂率βs=45%；配合比设计如下：

3

试验室拌和：采用室内拌和出机后再人工拌和均匀后实测坍落度：140mm。观察此混凝土和易性较差，表现棍度中（稍难插捣），含砂情况中（抹面七、八次后有较少空隙和石子外露），保水性少量（略有离析），粘聚性较差。方案二与方案一混凝土相比，有明显地改善，但28天抗压强度不满足试配强度，由于此方案砂率增大，单位用砂量提高，而粗集料中9.5～

①

19mm、19～31.5mm两档碎石按比例单位用量减少，国内外大量实践证明，这样混凝土构件耐久性，抗开裂性和抗碳化性一定程度地减弱。所以方案二配合比不得用于现场工程实体中。 3.4、方案三：综合方案一与方案二总结，针对方案二混凝土和易性有所改善，混凝土28天抗压强度不足，抗耐久性、抗开裂性和抗碳化性减弱现象，保持方案一，砂率βs=42%;水灰比W/C=0.41设计指标情况下计算出的9.5～19mm、19～31.5mm两档碎石数据不变，分别运用30%、40%、50%细集料代替粗集料中4.75～9.5mm碎石用量。 3.4.1 其30%砂代替部分4.75～9.5mm

碎石量调整配合比如下：

3

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试验室拌和：采用室内拌和出机后再人工拌和均匀后实测坍落度：145mm。观察此混凝土和易性一般，表现棍度中（稍难插捣），含砂情况中（抹面五、六次后有较少空隙和石子外露）， 保水性少量（略有离析），粘聚性一般。

现场试验拌和：现场实测砂含水量ω=4.2%,，碎石含水量ω=0.0%。

3

换算后施工配合比如下（考虑运距和气温影响用水量适当增调+2～+3Kg/m）；

3

( 单位:Kg/m) 表5

（略有离析现象），粘聚性稍差，现场采用溜槽施工，落距1.5m,混凝土和易性略差，表现稍有有离析、泌水现象。

混凝土和易性一般

3.4.2、其40%砂代替部分4.75～9.5mm碎石量，理论配合比如下：

3

( 单位:Kg/m) 表6 经现场试验拌和，实测砂含水量ω=4.2%,，碎石含水量ω=0.0%。

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换算后施工配合比如下（考虑运距和气温影响用水量适当增调+2～+3Kg/m）；

3

( 单位:Kg/m) 表7

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混凝土和易性良好

经现场实测坍落度145mm，此混凝土和易性良好，表现棍度中，含砂情况中，保水性无，粘聚性良好，现场采用砼料斗施工，落距1.5m,混凝土和易性较好，无离析、泌水现象。现场采用插入式振捣，结构物外观光滑，色泽一致，无出现较大蜂窝、麻面现象，略有少量气泡。数天后（养护条件良好），结构物表面无出现微裂缝现象。此混凝土较为理想。 3.4.3、其50%砂代替4.75～9.5mm碎石部分量，理论配合比如下：

3

( 单位:Kg/m) 表8

3

换算后施工配合比如下（考虑运距和气温影响用水量适当增调+2～+3Kg/m）；

3

经现场实测坍落度145mm，此混凝土和易性较好，表现棍度上（容易插捣），含砂情况多，保水性无，粘聚性良好，现场采用溜槽施工，落距1.5m,混凝土和易性较好，无离析、泌水现象。采用插入式振捣，结构物外观光滑，色泽一致，无出现较大蜂窝、麻面现象，略有少量气泡。在现场施工中混凝土已有少量水泥砂浆呈现表面，数天后（养护条件良好），结构物表面出现极少量纵向微裂缝。综合分析，这是混凝土中砂子过量所导致。据国内外工程实

②

例证明，混凝土中用砂量过大将不利于砼结构件抗渗透，抗开裂和耐久性。 4、结论

配制低标号混凝土（C40以下），对于级配不良，细度模数Mx≥3.1的中粗砂，本课题研究砂率、运用代替法对混凝土质量性影响分析，通过大量试验验证，采用定性和定量方法综合分析。在设计配合比时，为保证混凝土抗压强度和具有一定耐久性、抗开裂性、抗碳化性，确定粗集料中中档料（9.5～19mm）和大档料（19～31.5mm）时，初步砂率选择不宜过大，此后为保证混凝土和易性良好，运用砂代替小档料（4.75～9.5mm）宜控制在25%～40%。

参考文献：①牛颖兰 砂率对混凝土主要性能研究 [B] 甘肃建筑职业技术学院 2014年

②刘晓东 李国华 混凝土渗透性和耐久性关系研究 [J] 四川建筑科学研究 2009年

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