砂率對C30～C50混凝土強度及工作性能的影響

混凝土是現代工程結構的主要材料，我國每年混凝土用量約10億立方米?；炷恋闹饕M成材料是石子、砂子、水泥與水。在整個混凝土中，砂作為細骨料，石子作為粗骨料，其量占混凝土總量的65%～75%。粗細骨料一般不與水泥發生化學反應，其作用是構成混凝土骨架，并對水泥石的收縮變形起一定的抑制作用。

凝土強度的影響很小。砂率對高性能混凝土強度的影響比普通混凝土顯著。王立久依據砂率計算公式和坍落度計算公式，從最佳砂率的基本概念出發，分別以坍落度最大、水泥用量最小原則，得到完全一致的滿足最佳砂率的砂灰比計算公式?？堤K芳等利用纖維素醚和砂率對全輕混凝土強度、干密度做了研究，但未對混凝土中砂率的規律做出詳細研究。

本論文研究C30、C40與C50混凝土在不同砂率下，其坍落度、擴展度、表觀密度及混凝土7d、28d抗壓強度變化規律，以期給實際工作做出一定的理論指導。

2實驗

2.1原材料

采用南京中聯水泥有限公司，P.〇42.5級，其物理力學性能見表1。

 

采用南京市售黃砂，細度模數為2.3，其篩分析見表2，表觀密度為2620kg/m3，含泥量為3.4%。

 

采用市售碎石，其篩分析見表3，物理性能見表4。

 

2.2外加劑

市售，江蘇中鐵奧萊特新材料有限公司M12，聚羧酸高性能減水劑。

 

2.3試驗方法

試驗配合設計依據JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，本試驗用質量法和體積法的平均值作為初步配比結果，利用Excel計算得到每立方米各原材料和HPA-E的配合比如表6。

 

試驗執行GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能實驗方法標準》。試件經過養護室養護7d及28d后，取出各組試件，進行抗壓強度測試。

試驗研究混凝土中集料含泥量的摻量不同對各種減水劑應用在混凝土中的坍落度、抗壓強度等性能的影響。

3結果與討論

3.1砂率對混凝土工作性的影響

砂率對新拌混凝土坍落度和擴展度的影響見圖1～圖3。

 

砂子的粒徑比石子小很多，比表面積大，而且在新拌混凝土中是填充于粗骨料的空隙中，因而砂率的改變會使骨料的總表面積和空隙率有顯著的變化。砂率越大，骨料的總表面積越大，在水泥漿量一定的條件下，包裹于骨料表面的水泥漿厚度將減小，水泥漿對骨料的潤滑作用將減弱，使新拌混凝土的流動性變差。若砂率過小，砂填充石子空隙后，不能保證粗骨料間有足夠的砂漿層，也會降低新拌混凝土的流動性，而且影響新拌混凝土的粘聚性和保水性，使新拌混凝土粗澀、松散、粗骨料易發生離析現象。當砂率適宜時，砂子不但填滿石子空隙，而且還能保證骨料間有一定厚度的砂漿層以便減小粗骨料的滑動阻力，使新拌混凝土有較好的流動性?？梢娚奥蕦π掳杌炷恋墓ぷ餍阅苡酗@著的影響。由圖1～3可以看出，三組混凝土的坍落度以及1小時坍落度隨砂率的變化規律都是先增大后減小，C30混凝土在砂率為0.43左右取最大值，C40混凝土在砂率為0.40左右取最大值，C50混凝土在砂率為0.37左右取最大值。由于坍落度和擴展度能夠反映混凝土一定的工作性能，坍落度和擴展度較大且不出現泌水現象則會具有較好的工作性能，因此，對于不同強度等級的混凝土，要使得其坍落度較大而獲得較好的工作性，所取的砂率是各自不同的，30、C40、C50混凝土取在0.43、0.40、0.37左右較為合適。

混凝土的擴展度以及1h擴展度隨砂率的曾大出現在規律都是先增大后減小，C30混凝土擴展度在砂率為0.43左右取得最大值，C40混凝土擴展度在砂率為0.40左右去得最大值，C50混凝土擴展度在砂率為0.37左右去得最大值。因此，不同強度等級的混凝土要使得其擴展度較大，所取的最適宜的砂率值是不一樣的，30、C40、C50混凝土的砂率值分別取在0.43、0.40、0.37左右較為合適。

綜上所述，在試驗條件下，C30、C40、C50混凝土的合理砂率分別為0.43、0.40、0.37，同時也說明標準JGJ55-2011的設計是符合實踐的。

3.2砂率對混凝土表觀密度的影響

砂率對混凝土表觀密度的影響見圖4。

從圖4可以看出，三種不同強度等級的混凝土的表觀密度隨著格子砂率的變化沒有顯現出明顯的變化規律，且測定的表觀密度值都趨于平緩狀態，在2380～2550kg/m2之間變化，沒有出現明顯的變化，可見，砂率對混凝土的表觀密度影響不大。

3.3砂率對混凝土強度的影響

 

由圖5～圖7可以看出，三種不同強度等級的混凝土在這個適當的范圍內砂率的變化對其7d強度的影響不大，觀察他們的平均值都是呈平緩趨勢，沒有明顯的變化規律，幾乎觀察不出砂率變化對混凝土7d強度的影響變化規律?？梢?，砂率對混凝土7d強度的影響不大。

砂率對這三種不同強度等級的混凝土的28d抗壓強度的影響不是很明顯，隨著砂率的變化，28d抗壓強度值呈現出不規律的變化狀態，特別是從平均值的變化曲線可以看出，平均值趨于平緩的變化狀態，可見，砂率對混凝土28d抗壓強度值的影響不是很大。

綜上所述，砂率變化對混凝土7d、28d的抗壓強度沒有什么影響，這從鮑羅米公式也可得到印證。

4結論

(1)在本試驗條件下，砂率的變化對C30、C40、C50混凝土的坍落度和擴展度的影響比較大，總體呈現一個先增大后減小的趨勢，坊落度和擴展度能反映出混凝土一定的工作性能，因此，要使混凝土有較好的工作性能，C30、C40、C50這三種不同強度等級的混凝土的坍落度應該分別取在0.43、0.40、0.37左右較為適宜；

(2)在試驗條件下，可以看出，砂率的變化對混凝土的表觀密度以及抗壓強度的影響不是很大，就從本文的試驗數據結果來分析，看不出砂率對混凝土的表觀密度和抗壓強度的影響變化規律。因此，可以說砂率對混凝土的表觀密度和抗壓強度沒有較大的影響；

(3)從試驗結果來看，在施工過程中對混凝土的工作性能要求較高的情況下，C30、C40、C50這三種不同強度等級的混凝土的砂率應該分別取0.43、0.40、0.37比較合適。