0引言

骨料是混凝土的重要組成部分，一般占混凝土體積的65％～72％，所以骨料的顆粒形狀，級配分布，含粉量，含水率等都是影響混凝土工作性的重要因素^[1]。近年來，由于建筑高度的不斷提高及人工成本的大幅上漲，大流動性混凝土被越來越多的應用于普通房建中。由細骨料和水泥漿組成的砂漿，在大流動性混凝土泵送過程中充當管壁潤滑劑作用，而由于高效減水劑的常態化摻入和出于原材料成本控制的配合比不斷優化，使得泵送混凝土的用水量和膠凝材料用量不斷減少，因此細骨料的級配分布、含粉量對大流動性混凝土的泵送性能影響效果被進一步放大。本文通過試驗研究細骨料的這兩項指標對大流動性混凝土泵送性能的影響，分析討論混凝土泵送過程中因細骨料品質差異導致混凝土堵管的成因，提出有效的控制措施，對攪拌站生產質量控制顯得十分重要。

另外隨著基礎建設的日益發展，對建筑用砂的需求量越來越大。而出于生態環境保護的需要，近年來各地均出臺了大量的禁止砂石、礦山開采的政策法規，例如昆明市有關部門自2007年底頒布了《在滇池流域和其他重點區域禁止挖沙采石取土》的規定，著力推進滇池流域采石、采砂、采礦、取土、磚瓦窯地等“五采區”、石漠化、難造林地的治理。優質礦山資源的緊缺導致建筑市場現用的砂石品質差異極大，甚至有很多廠家生產的砂石料其技術指標根本無法滿足標準規范的要求。因此試驗研究提出合理的細骨料技術控制指標及人工級配方法對于實際生產中推廣使用這些劣質細骨料來滿足生產有很大的現實指導意義。

1試驗方法

1.1原材料

（1）水泥：云南昆鋼嘉華水泥42.5級普通硅酸鹽水泥，28d抗壓強度50.1MPa；

（2）礦渣微粉：玉溪三和水淬高爐礦渣，比表面積390m²/kg，表觀密度3.03g/cm3，7d、28d的活性指標分別為62%、82%；

（3）減水劑：上海三瑞高分子材料有限公司VIVID-500型聚羧酸系超塑化劑，減水率25%；

（4）粗骨料：5～31.5mm連續級配，含泥量小于1.0%；

（5）細骨料：原始砂樣共4種，分別為砂1、砂2、砂3、砂4，主要技術指標差異極大，且相對具有代表性。為試驗需要人工復配得到4種砂，復配時考慮兩種砂按比例摻入從而得到細度模數在中砂范圍內，且幾種砂細度模數之間有梯度值，依次命名為砂5、砂6、砂7、砂8，其檢測數據詳見表1：

由表1得到的4種原始砂樣和4種復配砂樣的級配數據詳見圖1和圖2：

1.2配合比及試驗

試驗選用基準配合比詳見表2，設計配合比時要求混凝土坍落度為200±20mm，以滿足實際生產中大流動性泵送混凝土的生產施工需要。在試驗1中保持其他參數不變，僅變動砂的種類，進行混凝土的坍落度，擴展度試驗，通過以上試驗對比砂種類對混凝土工作性能的影響，試驗結果見表3。

在試驗1中未對砂1進行試驗，主要是因為其細度模數過小，屬于特細砂，其拌制的混凝土粘度太大，不適宜泵送。在規范JGJ52-2006中明確指出，配制泵送混凝土，宜選用中砂[2]，考慮到對比研究的需要，因此只試驗細砂、中砂、粗砂三類粗細程度依次遞增的砂。

試驗2中在砂細度模數2.5、配合比砂率41.5的基礎上，細度模數每增加0.1，砂率增加0.05，反之則砂率降低0.05；外加劑摻量靈活調整以期盡可能的達到配合比設計的流動性；進行混凝土的坍落度，擴展度，坍損試驗。通過以上試驗研究砂率對混凝土工作性能的調節改善能力。試驗參數及結果詳見表4。

2試驗結果分析

2.1砂的細度模數對混凝土工作性影響

通過試驗1、試驗2中對不同細度模數的各種砂的試驗結果，表明細度模數對混凝土的工作性影響極其顯著，且表現出一定的規律性。在試驗1中可明顯觀察到，當配合比相同時，隨著砂的細度模數的不斷增大，混凝土趨近于更大的流動性，其中砂細度模數為2.5的f組試驗混凝土工作性很理想；這是由于細度模數在一定范圍內表征了砂的比表面積從而決定了混凝土的需水量。在試驗2中，對比a、b、c三組試驗可發現：當細度模數超出中砂范圍時，通過大幅調整砂率來改善混凝土的工作性效果有限，配制的混凝土無法滿足大流動性混凝土設計要求；而對比d、e、f、g四組試驗可發現，當細骨料在中砂范圍內，合理的調整砂率使混凝土均獲得了較理想的工作性，這表明試驗2中砂率隨細度模數變化的規律是合理的。2-e組混凝土坍落度、擴展度很理想，結合1-f組試驗結果可發現：細度模數2.5～2.7的砂很適宜拌制大流動性混凝土，且適當的提高砂率可有效改善混凝土的工作性。

2.2石粉含量對混凝土工作性影響

對比1-e、1-g兩組試驗可發現：砂細度模數相近的兩組試驗，1-g組混凝土保水性、粘聚性工作性明顯好于1-e組，更加符合大流動性混凝土的要求，這可能是因為1-e組所用砂6的石粉含量偏低所致。而對比2-b、2-e、2-g三組試驗可發現：砂細度模數相近的三組試驗，2-b組混凝土外加劑摻量高出2-e、2-g組0.2%，且3組混凝土坍損與石粉含量成正比例關系。由此可以得出：

（1）石粉含量為7.1%的砂8配制的2-g組混凝土工作性、坍損很理想；

（2）石粉含量越高，混凝土的需水量越大，坍損越大；

（3）石粉含量過低，混凝土保水性差；這是由于石粉對聚羧酸外加劑的強吸附作用和其比表面積偏大所致^[3]。

2.3復配砂的優越性

對比試驗1、試驗2可發現，復配后的砂5～砂8較單摻某一種砂拌制的混凝土，其工作性有明顯改善。通過觀察兩張級配曲線圖，對比砂1~砂4的級配正負偏差，砂5～砂8其顆粒級配除了0.16mm累計篩余超出分界線以外，其他粒級均符合Ⅱ區砂的要求；1-b組和2-b組試驗使用的砂3，細度模數在中砂范圍內，但是其級配區間不盡合理，即使調整了砂率等參數，其拌制的混凝土工作性一般，不符合大流動性泵送混凝土的性能要求。通過觀察表1中，砂5～砂8的石粉含量中和了砂1和砂4的石粉含量偏差。獲得了更接近于理想狀態的石粉含量。

由此可以得出：復配砂拌制的混凝土工作性均比較理想，是因為其獲得了良好的顆粒級配、中和了兩種砂的石粉含量偏差^[4]。

2.4細骨料品質差異導致泵送混凝土堵管的原因分析

混凝土工作性不滿足要求導致的泵送混凝土堵管已逐漸成為遠距離泵送施工中常見的現象。正常情況下，混凝土在泵送管道中心形成柱狀流體，呈懸浮狀態流動。流體表面包有一層水泥漿，水泥漿層作為一種潤滑劑與管壁接觸，骨料之間基本上不產生相對運動。當混凝土可泵性不滿足要求時，粗骨料中的某些骨料運動受阻，后面的骨料運動速度因受影響而漸漸滯緩，致使管道內粗骨料形成集結，支撐粗骨料的砂漿被擠走，余下來的間隙由小骨料填補。這樣，骨料密度增大，使該段管道內集合物沿管道徑向膨脹，水泥漿潤滑層被破壞，運動阻力增大，速度變慢，直至運動停止而產生堵塞?；炷凉ぷ餍圆粷M足要求又主要有以下幾個方面的原因：

（1）坍落度過大或過小，坍落度過小，增大泵送壓力，導致堵管；坍落度過大，在高壓下混凝土容易離析，導致堵管。

（2）砂率過低或砂中的含粉量過少，導致混凝土容易出現泌水離析。

（3）水泥漿的性能，主要包括水泥漿的數量是否適宜，外加劑與水泥的適應性是否良好^[5]。

這其中前兩種情況又比較常見，且都是因為細骨料品質差異所致：

（1）由于聚羧酸系超塑化劑的高減水率，導致混凝土用水量極低，混凝土中砂的細度模數和石粉含量的波動導致的外加劑摻量波動在0.5%以上。反之如果外加劑摻量不變，則混凝土坍落度波動明顯；

（2）當砂的顆粒級配的變化涉及到粒徑5mm以上顆粒含量的變化，其必然導致混凝土有效砂率的變化；砂中如果沒有足夠的細粉來潤滑包裹石子，則混凝土泵送阻力增大，出現此兩種情況，如果錯誤地增加用水量，則必然導致混凝土泌水離析。

3結語

（1）配制大流動性混凝土只適用中砂，在中砂范圍內砂率隨細度模數的增加而增加可獲得相對理想的工作性。