机制砂混凝土抗拉性能试验研究.doc

1、1机制砂混凝土抗拉性能试验研究摘要：为研究不同龄期和不同替代砂率下机制砂混凝土劈裂抗拉强度的变化规律，在水泥用量保持不变的情况下，制作试件时改变机制砂对天然砂的取代率（0，25%，50%，75%，100%） 。试验结果表明，劈裂抗拉强度值机制砂混凝土大于天然砂混凝土，随着机制砂替代率的提高，相应混凝土的劈裂抗拉强度逐渐增大，替代率为 50%的劈裂抗拉强度比替代率为 75%的劈裂抗拉强度大，稍小于替代率为 50%的劈裂抗拉强度，说明该机制砂对天然砂的最佳替代率为 50%左右。 Abstract： In order to study the change rules of split streng

2、th of the manufactured sand concrete at different replacement， concrete sample was prepared at the same cement consumption with the replacement ratios of manufactured sand by mass to the natural sand were respectively 0， 25%， 50%， 75% and 100%. The split strength of manufactured sand concrete was st

3、ronger than that of natural sand， and it showed an increasing trend with the increasing of replacement rate and age but the split of replacement rate of 50% was larger than the split of replacement rate of 75% and was slightly smaller than the split of replacement rate of 100%. This showed that the

4、optimum re-placement ratio of the manufactured sand by mass 2to the natural sand was 50%. 关键词：机制砂；混凝土；劈裂抗拉强度 Key words： manufactured sand；concrete；splitting tensile strength 中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0080-03 0 引言 新建广通至大理铁路复线是泛亚铁路、滇藏铁路组成部分，正线全长 175 公里，旅客列车设计行车速度为 200 公里/小时。随着我国多年的大规模基

5、础建设，不少地区河砂资源日趋正趋枯竭，在河砂资源较匮乏的云南、贵州等地更是如此，所以本工程铁路线下工程中桥墩采用机制砂为骨料的混凝土。机制砂混凝土的劈裂抗拉强度是混凝土的一项重要力学性能指标，其对混凝土的耐久性有重要的影响1-2，研究机制砂混凝土的劈裂抗拉强度对机制砂在该项目中的应用起着重要的决定作用。 1 试件制作与试验方法 试验的目的是通过对比天然砂、不同石粉含量机制砂与原状机制砂混凝土，研究机制砂与天然砂对混凝土劈裂抗拉强度的影响，找出机制砂混凝土劈裂抗拉强度随龄期和替代率变化的规律。 1.1 试件制作 水泥采用鑫鼎 P?O42.5 级普通硅酸盐水泥，机制砂采用石灰岩机制砂，具体参数见表

6、 1，减水剂采用聚羧酸高效减水剂（减水效果 30%） 。 本次试验采用边长为 150mm 的立方体标准试块，各试块的机制砂替3代率分别为 0，25%，50%，75%，100%，试块龄期分别为28d、60d、90d、120d、180d。 1.2 抗拉强度试验方法 混凝土轴心受拉试验的试件可采用在两端预埋钢筋的混凝土棱柱体。试验时用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。但用此种方法测定混凝土的轴心抗拉强度时，保持试件轴心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的。因为混凝土内部结构不均匀，钢筋的预埋和试件的安装都难以对中，

7、而偏心又对混凝土抗拉强度测试有很大的干扰，因此，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定混凝土的轴心抗拉强度3。 本次劈裂抗拉强度试验按普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T 50081-2002） 进行，如图 1 所示。试验时，在劈裂钢垫条和试块之间，应加一层三合板垫层，木垫条宽 20mm，长度不小于试件的长度，木垫条不能重复使用。木垫条的作用是减小试件与钢垫条接触处的应力集中，使试验误差减小，减少试验数据的离散性4。 2 试验结果与分析 不同龄期和不同替代率的机制砂混凝土裂抗拉强度的试验值见表 2。 劈裂抗拉强度强度与龄期和替代率关系曲线如图 2、图 3。 对表 2、图 2、图 3

8、 的分析如下： 在其他材料用量相同时，劈裂抗拉强度值机制砂混凝土大于天然砂混凝土。由表 2 中试验数据可以看出机制砂混凝土比天然砂混凝土的4劈裂抗拉强度大约大 6.90%49.53%。这一现象的原因主要是由机制砂中石粉的作用以及机制砂的表面结构等因素造成的：其一是机制砂颗粒棱角多、表面粗糙增加了集料之间的互相嵌固，增加了颗粒的比表面积，并且由于砂粒表面新加工而没有风化，提高了表面的结合力；其二是机制砂中的石粉具有填充效应，使得机制砂混凝土的孔隙率变小，进而减少了部分自由水，改善了孔隙的孔径及分布，减少了混凝土的用水量，使得配置的混凝土更加密实。石粉中具有活性的氧化铝和二氧化硅在水泥水化过程中可

9、以加速水化铝酸钙和水化硅酸钙产物的形成，并且与氢氧化钙反应生成硅酸钙水化物及水化钼酸钙凝胶，强化水泥浆体料的结构，对混凝土界面的粘结起道了有利作用。 机制砂混凝土的劈裂抗拉强度随着混凝土养护时间的增加而增大。由表 2 中试验数据可以看出 60 天龄期的劈裂抗拉强度比 28 天龄期的大约大 17.74%41.54%，90 天龄期劈裂抗拉强度比 60 天龄期的大约大05.64%。这种现象与天然砂混凝土是相似的，主要原因是由于早期混凝土水化速度快，强度上升快，而后期水化速度慢，强度上升就慢。龄期越长的混凝土表明水泥水化越充分，形成的水泥石也就越多，混凝土强度也就越高。 随着机制砂替代率的增大，混凝土

10、的劈裂抗拉强度呈现不断增加的趋势，不过 50%替代率的混凝土劈裂抗拉强度值比 75%替代率的强度值要大，比 100%替代率的强度值略小。经试验发现 50%替代率的机制砂混凝土工作性能却优于 100%替代率的机制砂混凝土，说明了机制砂对天然砂存在最佳替代率5-6。 53 结论与建议 不同替代率下的机制砂混凝土劈裂抗拉强度值均大于天然砂混凝土。 机制砂混凝土劈裂抗拉强度有着和天然砂混凝土类似的随龄期增大而增大的趋势。 机制砂混凝土的劈裂抗拉强度随着替代率的增大呈现上升的趋势，且机制砂存在最佳替代率。 根据试验结果，建议工程在条件允许的情况下，机制砂和天然砂按 1：1 混合使用，以提高混凝土的抗裂性

11、能，保证工程结构的可靠性。 参考文献： 1徐健，蔡基伟，工程良，等.人工砂与人工砂混凝土的研究现状J.国外建材科技，2004，25（3）：20-24. 2周静海，何海进，孟宪宏，等.再生混凝土基木力学性能试验J.沈阳建筑大学学报（自然科学版） ，2010，26（3）：464-468. 3叶见曙.结构设计原理M，北京：人民交通出版社，2014. 4张海洋.高性能混凝土力学性能及断裂性能试验研究D.郑州：郑州大学，2011. 5何盛东，栗蕾，李广慧，等.机制砂混凝土劈裂抗拉强度的试验研究J.混凝土，2014（11）：50-52. 6何盛东.机制砂混凝土及其预应力梁受力性能研究D.郑州：郑州大学，2012.