不同机制砂对外加剂饱和掺量及混凝土质量的影响研究

不同机制砂对外加剂饱和掺量及混凝土质量的影响研究

张学阳 段汶宏 路珏

( 四川华西绿舍建材有限公司，成都 610000)

摘 要：工程实践中，机制砂品质不一，造成外加剂使用范围波动，而外加剂用量控制又直接影响混凝土工作性能和力学性能的实现。据此，本文确定细度模数和MB值为影响因素，研究了C30~C60混凝土的外加剂饱和掺量，并得出对混凝土质量的一般影响规律。结果表明，对C45~C60等级的混凝土，每增加一个强度等级，外加剂饱和掺量增加约0.04%；使用2.7~3.0细度模数砂，对混凝土强度提升有明显作用；MB值每增大0.2，外加剂饱和掺量增加约0.1%；最后，就生产上机制砂质量波动的现状，提出质量控制的有效建议。

关键词：混凝土质量；外加剂饱和掺量；机制砂；细度模数；MB值

01 引言

生产中外加剂多为减水、缓凝、引气等多种组分复配，可以适当改变混凝土的性质，发挥改善混凝土和易性、降低用水量、提升混凝土性能等积极作用^[1]。但当外加剂过掺，材料性能将发生根本性变化，混凝土质量劣化，对生产、施工及后期强度均产生不利影响^[2]，包括引起拌合物坍落度过大、离析、泌水^[3]，造成过度缓凝、气含量增加、混凝土强度降低^[4]，混凝土板结等问题^[5，6]。因此，生产中明确外加剂饱和掺量是保证混凝土质量的重要手段^[7]。而通常搅拌站原材料，特别是机制砂品质不稳定，造成外加剂掺量波动较大，原材料的不稳定带来生产质量波动，质量控制难度增加^[8]。

综上，探究不同机制砂对外加剂饱和掺量及混凝土质量的影响研究，对工程实践中混凝土质量控制有重要意义。基于此，本文确定细度模数和MB值两个影响因素，通过大量试配试验，探究了不同机制砂用于7种常用强度等级混凝土的外加剂饱和掺量，并研究对混凝土质量的影响，旨在寻求不同机制砂对混凝土质量的一般影响规律，为混凝土生产质量控制提供有效指导。

02 试验

2.1原材料

试验涉及原材料有兰丰P·O 42.5水泥、顺永Ⅰ级粉煤灰、双实S95矿粉，某厂5~31.5mm碎石、机制砂、某搅拌站复配外加剂，机制砂信息列于表1和表2，其中表2用砂，MB值以实测为准，将分为0.6、1.0和1.4三个梯度等级，进行性能影响对比。

表1 细度模数作为影响因素试配用砂

表2 MB值作为影响因素试配用砂

2.2 试验方案

2.2.1 试验配合比

本论文所述外加剂饱和掺量为各标号混凝土在最低水胶比情况下，拌合物不产生离析现象的外加剂最大掺量。基于两种影响因素，分别开展7种混凝土标号试配试验，各标号混凝土基准配合比如表3所示。

表3 各标号试配基准配合比（kg/m³）

2.2.2 细度模数砂对外加剂饱和掺量及混凝土强度影响试验

控制试验用砂MB值在0.8左右，研究不同细度模数砂对各等级混凝土外加剂饱和掺量的影响，并对比混凝土拌合物性能及28d强度。

以基准配合比为试验基础，分别用细度模数为2.5、2.7、3.0及3.2的机制砂，寻找C30、C35混凝土外加剂掺量在1.3~1.7%时其饱和点，C40、C45混凝土在外加剂掺量为1.4~1.8%时其饱和点，C50、C55、C60混凝土在外加剂掺量为1.5~1.9%时其饱和点，共计试配126组。

2.2.3 MB值对外加剂饱和掺量及混凝土强度影响试验

控制试验用砂细度模数在3.0左右，研究MB值变化对各等级混凝土外加剂饱和掺量的影响，并对比混凝土拌合物性能及28d强度。

以基准配合比为试验基础，分别用MB值在0.6级别（MB=0.5~0.7）、1.0级别（MB=0.8~1.2），以及1.4级别（MB=1.3~1.6）的机制砂，寻找C30、C35混凝土外加剂掺量在1.3~1.8%时其饱和点，C40、C45混凝土外加剂掺量在1.2~1.8%时其饱和掺量，C50、C55混凝土外加剂掺量在1.7~2.3%时其饱和点，C60混凝土外加剂掺量在1.6~2.0%时其饱和点，共计试配66组。

03 结果与分析

3.1 细度模数对外加剂饱和掺量及混凝土质量影响

通过水胶比控制，在大量试配基础上得到机制砂细度模数对不同标号混凝土外加剂饱和掺量的试验结果，如图1所示。据试配结果所示，机制砂细度模数对外加剂饱和掺量的影响为，砂的细度模数越小，各等级混凝土外加剂饱和掺量越大；细度模数的变化对于C30、C35、C40等级混凝土外加剂饱和掺量的影响相对较小，细度模数变化对三种强度等级混凝土饱和掺量曲线有重合；对C45、C50、C55及C60等级的混凝土影响相对较大，且随混凝土每增加一个强度等级，对各细度模数机制砂制备的混凝土，外加剂饱和掺量增加约0.04%。机制砂细度模数对饱和外加剂掺量制备混凝土的拌合物性能影响为，细度模数的变化对各标号混凝土和易性的影响较大，细度模数较小的砂，对于混凝土包裹性较好，但流动性相对一般；细度模数为2.7的砂，流动性较好，包裹性也相对较好，且不容易出现泌水情况；当砂细度模数较大时造混凝土流动性和包裹性均下降，且容易出现泌水现象。

图1 机制砂细度模数对外加剂饱和掺量的影响

在外加剂饱和掺量下，得到机制砂细度模数对不同标号混凝土强度影响的试验结果，如图2所示。据试配结果所示，机制砂细度模数对混凝土强度的影响为，细度模数对于各标号混凝土28天强度均有较大影响；不同等级混凝土当使用细度模数为2.7及3.0的砂时，试件的强度有明显的提升，高于使用其它细度模数砂的试件。以C30混凝土为例，细度模数为2.5时，试件强度仅39.2MPa，当细度模数为3.0时，试件强度达到44.6MPa，增长率为14%。

图2 机制砂细度模数对混凝土强度的影响

3.2 MB值对外加剂饱和掺量及混凝土质量影响

通过水胶比控制，在大量试配基础上得到机制砂MB值对不同标号混凝土外加剂饱和掺量的试验结果，如图3所示。据试配结果所示，机制砂MB值对外加剂饱和掺量的影响为，MB值越大各标号混凝土的外加剂饱和掺量点越大；当砂的细度模数接近时，MB值的变化对各等级混凝土外加剂饱和掺量的影响较大；MB值每增大0.2左右，各标号混凝土的外加剂饱和掺量点增大0.1%左右；机制砂MB值对饱和外加剂掺量下制备混凝土的拌合物性能影响较小。

图3 机制砂MB值对外加剂饱和掺量的影响

在外加剂饱和掺量下，得到机制砂MB值对不同标号混凝土强度影响的试验结果，如图4所示。据试配结果所示，机制砂MB值对混凝土强度的影响为，MB值的变化对于不同等级混凝土试件强度的影响较大，在本试验中，MB值越高，混凝土强度越低，如C30等级混凝土抗压数据所示，当MB值处于0.4区间范围时，试件强度为43.2MPa，当MB值处于1.0区间范围时，试件强度为40.1MPa，降低7%，MB值处于1.4区间范围时，试件强度仅36.7MPa，降低15%。

图4 机制砂MB对混凝土强度的影响

04 结论与建议

明确不同机制砂对混凝土工作性能和力学性能的影响规律，是合理使用外加剂的前提，能有效控制混凝土生产质量，综合试验结果和分析，总结以下结论：

（1）细度模数对C45~C60等级的混凝土，每增加一个强度等级，外加剂饱和掺量增加约0.04%；较大细度模数对增加混凝土强度和降低饱和点掺量有积极作用，但对和易性有不利影响，但过低的细度模数需要更高外加剂掺量；细度模数为2.7及3.0时，各等级混凝土强度有明显的提升。综合分析结果，建议机制砂细度模数应控制在2.7左右。

（2）MB值对各等级混凝土外加剂饱和掺量的影响表现为，MB值每增大0.2，外加剂饱和掺量增加约0.1%；高MB值对混凝土强度不利。综合分析结果，建议机制砂MB值不应大于1.4，且越小越好。

据此结论，对混凝土生产给出以下建议：

1. 当某一种砂单独使用无法达到混凝土生产质量要求时，应当使用两种或多种不同细度模数和MB值的砂进行合理搭配，使搭配后的混合砂能够满足质量合格的混凝土的生产。

2. 原材料收取时应严格检测，避免不合格的原材料对混凝土质量产生不利影响。

3. 不同厂家，不同产地，不同批次的原材料质量不尽相同，在实际生产时应时刻关注原材料质量，根据不同的原材料进行合理配比，并及时取样，前场应对质量及时反馈，多方配合以保障和混凝土质量合格。

4. 根据不同的混凝土浇筑方式，应当准确搭配不同砂的搭配比例和外加剂掺量，保证混凝土浇筑时的流动性和包裹性符合浇筑方式的要求，以保证浇筑的顺利。

参考文献

1. 陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用[M].中国计划出版社, 1997.

2. 赵社民.机制砂品质对混凝土性能的影响[D].太原理工大学,2016.

3. 蒋飞, 余川, 杨帆. 机制砂级配曲线特征对混凝土和易性影响的试验研究[J].四川建材, 2016, 42(2):2.

4. 曹蓉,郝国祥,桂进峰,等.机制砂品质对混凝土工作性能及力学性能的影响[J].建材发展导向, 2017, 15(16):3.

5. 张恺, 尹志刚, 程国敏,等.聚羧酸减水剂及不同掺合料对混凝土耐久性的试验研究[J].硅酸盐通报, 2018, 37(9):6.

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8. 吕锦辉.浅谈机制砂对混凝土质量的影响[J]. 智能建筑与工程机械, 2020, 2(4):2.

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