淡化海砂在高性能混凝土中的试验研究

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[摘 要]文章分析了淡化海砂偏细，配制的混凝土用水量偏大，收缩增大等缺点，通过采用淡化海砂与人工砂复掺以及矿物掺合料对淡化海砂混凝土性能进行试验研究，达到改善淡化海砂的使用性能，希望能给同行参考借鉴。

[关键词]淡化海砂；机制砂；掺合料；混凝土；性能

中图分类号：TU528 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0071-01

在实际工程中，一方面关于海砂混凝土结构腐蚀破坏的实例很多，另一方面确也不乏采用淡化海砂的成功工程案例。俞洪春指出援加蓬参议院大厦采用淡化海砂和掺钢筋阻锈剂相结合的技术措施，确保了海砂用于工程结构的安全度。史美鹏等则指出淡化海砂是环保产品，只要采选非近岸海砂砂源，选择大型淡化海砂加工场，经淡化处理后的海砂质量稳定，可以在高性能混凝土中应用，并介绍了马迹山矿石中转码头成功使用淡化海砂高性能混凝土的工程实例。目前，由于东南沿海地区城市进程的快速推进，导致很多沿海城市建筑用砂的供应更是趋于紧张，很多地方出现了一定程度的“砂荒”。在这种情况下，开拓新砂源显得十分必要。以下笔者阐述了淡化海砂偏细，配制的混凝土用水量偏大，收缩增大等缺点，结合采用淡化海砂与人工砂复掺以及矿物掺合料对淡化海砂混凝土性能进行试验研究。

1.试验设计

1.1原材料

细集料为复掺的淡化海砂和机制砂，本试验中淡化海砂与机制砂比例为3：l，混合后得到的细度模数为2.69，Ⅱ区中粗砂。为了与天然河砂进行比较，通过调整得到细度模数为2.70的天然河砂，通过使用两种砂配制的混凝土，比较分析复掺砂对混凝土性能的影响。

其他原材：水泥为福建炼石P.042.5R水泥，粗集料为5～31.5mm花岗岩碎石，使用Point-400型缓凝高效减水剂（水泥掺量的1.5%，减水率为26%）。

1.2配合比设计

本试验主要通过复掺砂与天然河砂混凝土性能的比较试验，分析复掺砂对混凝土性能的影响，研究改善复掺砂混凝土性的性能。其配合比如表1所示。

2.试验结果及分析

试验测试项目包括坍落度、扩展度、流动性、粘聚性、保水性、常压泌水和28d抗压强度，其结果如表2所示。

由表2可知，天然河砂坍落度为200mm，扩展度为495mm，而复掺砂坍落度190mm，扩展度480mm，均略小于天然河砂，天然河砂的流动性好于复掺砂，但粘聚性和保水性一般，而复掺砂则有较好的粘聚性和保水性，其泌水率为6.3%，而天然河砂泌水率为8.2%，且复掺砂的28d抗压强度为47.1MPa，高于天然河砂的28d抗压强度。复掺砂中的人工砂，由于其表面粗糙，多棱角，同时颗粒不规则，增大了摩擦，从而不同程度地导致流动性变差，但由于人工砂中存在一定量的石粉，这些石粉适当地填补混凝土骨料空隙，提高了混凝土密实性，从而降低了泌水，提高了强度，对混凝土的长期耐久性也有益处。

3.复掺掺合料对混凝土性能影响的试验

在研究确定复掺砂对混凝土性能影响的基础上，本试验使用复掺砂为细集料，研究复掺掺合料对混凝土性能的影响，其配比如表3所示。

掺合料替代率分别为0%、10%、20%、30%、40%，研究掺合料取代水泥后淡化海砂混凝土性能的改善。通过试验测试混凝土的坍落度、流动性、粘聚性、保水性、28d抗压强度、56d抗压强度和90d抗压强度，其结果如表4所示。

通过表4分析可知，复掺对混凝土的工作性和强度都有所改善，总掺量40%，以下、不同比例的粉煤灰和矿粉对于混凝土流动性都是有益的；28d抗压强度相对于未加掺合料混凝土并没有增长，甚至有所降低，但是随着时间的增加，56d、90d抗压强度比对未加掺合料混凝土都有所增长，不同比例掺入量，对于混凝土强度变化影响的规律并不明显，一般情况下，总掺量不超过20%时，强度增长是最大的；复掺混凝土的56d、90d抗压强度比对应单掺混凝土的56d、90d抗压强度高，但增加并不明显。

4.结论

（1）人工砂与淡化海砂的复掺对于混凝土性能的改善是有益的，复掺砂混凝土比对天然河砂混凝土具有更好的保水性和粘聚性以及更高的抗压强度。

（2）粉煤灰和矿粉复掺对于混凝土的工作性和强度都有所改善。一般情况下，总掺量为20%时，复掺混凝土各项性能最佳，掺量为30%，混凝土性能略有下降，但不明显，超过30%时，各项性能下降明显；复掺混凝土相对于单掺混凝土，工作性改善并不明显，后期相对于单掺混凝土强度略有增加。