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摘要：高性能混凝土是当今混凝土材料发展的总趋势，其主要包括高强度、高韧性、高耐久性和大流动性混凝土。C60级以上的高强混凝土在工程建筑中已得到较大范围的应用，但随着混凝土市场越来越追求高质量低成本，河砂日渐减少，这些情况不利于基本建设的可持续发展，本文根据时下双掺矿物掺合料，使用机制砂（由鹅卵石二次破碎而成）配置C60泵送混凝土的方法进行探讨，并对高强混凝土材料的选择、配比方案优选等作一粗浅论述。
关键词：机制砂；高强混凝土；性能
1 前言
一般把强度等级为大于或者等于C50以上的混凝土称为高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿粉、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。
随着我国基本建设的持续发展和日益完善，我国已经成为世界上最大的建设市场，而作为混凝土用的主要原材料——天然沙呈现出越来越匮乏的趋势，这显然不利于基本建设的可持续发展。天然砂日益紧缺，我们应重新审视集料对混凝土性能的影响。利用机制砂替代天然砂已越来越重要，大力开发和应用机制砂已成为当务之急。近年来，我们在这方面做了大量的工作，本文就着手研究用双掺矿粉，粉煤灰及机制砂取代河砂对C60泵送混凝土性能的影响。
2 原材料的选择
2.1 水泥
水泥品种应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。从矿物组成上宜选C3S含量高，C3A含量低，含碱量低的水泥。C3A含量高时，易造成掺加高效减水剂的拌合物出现坍落度迅速损失的现象。本试验选用的水泥是鱼峰P.042.5，该品牌水泥质量稳定、富余强度高。水泥的安定性、标准稠度凝结时间和细度等指标均符合GB175-2007规定。
2.2 骨料
2.2.1 细骨料机制砂是通过对天然河砂中的卵石破碎形成的，本试验采用的砂是宜州机制砂。
2.2.2 粗骨料配制高强混凝土在原材料选择上与普通混凝土最大的区别是必须选用压碎指标小于10%以下的碎石或卵石，粒径要小，且级配良好，有利于改善拌和物性能和提高混凝土质量。本试验采用石头为宜州碎石，粒径为5~26.5mm连续级配碎石，压碎指标6%，含泥量、泥块含量等均满足JGJ52-2006规定。
2.3 外加剂
配制高强混凝土选用外加剂原则是：有较大的减水率、较高的增强率，无引气性或引气性极低。本试验外加剂采用用南宁科达聚羧酸（KD-JS）。各项指标均满足GB/T8076-1997的规定，掺量为2%，减水率为20%。
2.4 掺合料
2.4.1 粉煤灰在高强混凝土中作用是利用其内含物质润滑作用降低水灰比，以及细粉末填充效应和火山灰活性效应，提高混凝土强度和改善综合性能，掺量一般控制在15%~30%。本试验粉煤灰选用来宾B厂Ⅱ级粉煤灰，其细度、烧失量、需水比均满足GB1596-2005规定。
2.4.2 矿粉矿渣微粉取代混凝土中部分水泥后，可以降低混凝土的单方用水量，提高混凝土的强度与耐久性。本实验矿粉使用台泥S95级矿粉。
2.5 拌合水
混凝土拌合用水为六坡水库饮用水，化验结果：pH值为8.5；氯化物为170mg/L；硫化物为272mg/L，满足混凝土用水标准。
3 配合比实验设计
原材料选择是得到高强混凝土的前提和基础，而合理的确定高强度混凝土的配合比是保证高强混凝土达到设计要求的另一个方面。混凝土配合比设计实际上就是对各种原材料在单位体积内的用量进行计算和掺配。本实验（表1）设计了C60等级共6个配合比，以对混凝土拌合物及硬化强度进行分析。
在C60混凝土配合比设计中，可以先设定胶凝材料用量、水胶比和砂率，用质量法或体积法计算砂石用量。胶凝材料中的各种组分及外加剂数量，根据经验选定后经过试验确定。根据上述原则，先确定水胶比为0.26，胶凝材料为560kg/m3，外加剂掺量为1.9%，坍落度设计为220mm，砂率为37%。调整矿粉，粉煤灰占总胶材比例，制作150mm*150mm*150mm的试块，在标养室养护，7d和28d强度如下：见表1。
从试验结果可以看出：随着矿粉掺量增大，粉灰掺量减小，混凝土7d强度，28d强度都在变大，但是和易性变差，坍落度减小；混凝土中的矿粉含量介于10%~20%时，其坍落度、和易性最佳，但是其水压抗渗系数最低，矿粉含量在25%时其抗压强度最佳，当矿粉掺量超过25%之后，混凝土强度下降，说明这和矿粉的活性有关系。
4 结论
机制砂中的适量矿粉改善了混凝土拌合物中的浆体量，提高了混凝土的工作性。从混凝土抗压强度方面考虑，矿粉具有一定的细度，对混凝土起到了微集料填充效应。但是，当矿粉含量增大到某个极限值时，由于矿粉本身活性限制，导致混凝土强度下降。从混凝土抗渗性能方而考虑，当机制砂中粉含量较少时，混凝土浆休含量少，矿粉可以起到微集料效应，增加了混凝土的密实性;当机制砂中粉含量较高时，矿粉破坏了混凝土的堆积效果，致使混凝土抗渗能力下降;当机制砂中粉含量超过25%时，混凝土抗渗性能急剧下降。
高强混凝土的配制技术要求较严格，对各种原材料质量和用量均有较严格要求，要想获得优质的高强混凝土，首先必须对原材料进行优选。由于我国地域广阔，砂产地复杂，各地生产使用机制砂的水平相差很大，在具体工程中，我们要依据原材料的情况、施工部位、合理的选用机制砂的掺加比例，才能够配出性能良好的混凝土，做到即能保证质量又能降低成本。除了强度要求外，还必须要求有良好的工作性能和质量的稳定性，即在施工期内主要控制项目的性能不能产生较大的波动。其次，一些在普通情况下不太敏感的因素，在低水灰比的情况下会变的相当敏感，这就要求在配合比设计时必须对各种原材料、外加剂、掺合料及砂率应通过优化组合选最优配合比。
综上所述，机制砂的使用是混凝土技术可持续发展的必经之路。我国地域幅员辽阔，城市建设日新月异，乡镇的城市化发展也与日俱进，要实现全国范围内普及机制砂还需要我们不懈的努力。
参考文献
[1]陈家珑.对我国人工砂发展若干问题的认识[J].广东建材，2005
[2]张应立.《现代混凝土配合比设计手册》[M]北京：人民交通出版社，2002
[3]刘数华，冷发光，罗季英.建筑材料试验研究的数学方法[M].中国建筑工业出版社，2006
关键词：机制砂；高强混凝土；性能
1 前言
一般把强度等级为大于或者等于C50以上的混凝土称为高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿粉、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。
随着我国基本建设的持续发展和日益完善，我国已经成为世界上最大的建设市场，而作为混凝土用的主要原材料——天然沙呈现出越来越匮乏的趋势，这显然不利于基本建设的可持续发展。天然砂日益紧缺，我们应重新审视集料对混凝土性能的影响。利用机制砂替代天然砂已越来越重要，大力开发和应用机制砂已成为当务之急。近年来，我们在这方面做了大量的工作，本文就着手研究用双掺矿粉，粉煤灰及机制砂取代河砂对C60泵送混凝土性能的影响。
2 原材料的选择
2.1 水泥
水泥品种应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。从矿物组成上宜选C3S含量高，C3A含量低，含碱量低的水泥。C3A含量高时，易造成掺加高效减水剂的拌合物出现坍落度迅速损失的现象。本试验选用的水泥是鱼峰P.042.5，该品牌水泥质量稳定、富余强度高。水泥的安定性、标准稠度凝结时间和细度等指标均符合GB175-2007规定。
2.2 骨料
2.2.1 细骨料机制砂是通过对天然河砂中的卵石破碎形成的，本试验采用的砂是宜州机制砂。
2.2.2 粗骨料配制高强混凝土在原材料选择上与普通混凝土最大的区别是必须选用压碎指标小于10%以下的碎石或卵石，粒径要小，且级配良好，有利于改善拌和物性能和提高混凝土质量。本试验采用石头为宜州碎石，粒径为5~26.5mm连续级配碎石，压碎指标6%，含泥量、泥块含量等均满足JGJ52-2006规定。
2.3 外加剂
配制高强混凝土选用外加剂原则是：有较大的减水率、较高的增强率，无引气性或引气性极低。本试验外加剂采用用南宁科达聚羧酸（KD-JS）。各项指标均满足GB/T8076-1997的规定，掺量为2%，减水率为20%。
2.4 掺合料
2.4.1 粉煤灰在高强混凝土中作用是利用其内含物质润滑作用降低水灰比，以及细粉末填充效应和火山灰活性效应，提高混凝土强度和改善综合性能，掺量一般控制在15%~30%。本试验粉煤灰选用来宾B厂Ⅱ级粉煤灰，其细度、烧失量、需水比均满足GB1596-2005规定。
2.4.2 矿粉矿渣微粉取代混凝土中部分水泥后，可以降低混凝土的单方用水量，提高混凝土的强度与耐久性。本实验矿粉使用台泥S95级矿粉。
2.5 拌合水
混凝土拌合用水为六坡水库饮用水，化验结果：pH值为8.5；氯化物为170mg/L；硫化物为272mg/L，满足混凝土用水标准。
3 配合比实验设计
原材料选择是得到高强混凝土的前提和基础，而合理的确定高强度混凝土的配合比是保证高强混凝土达到设计要求的另一个方面。混凝土配合比设计实际上就是对各种原材料在单位体积内的用量进行计算和掺配。本实验（表1）设计了C60等级共6个配合比，以对混凝土拌合物及硬化强度进行分析。
在C60混凝土配合比设计中，可以先设定胶凝材料用量、水胶比和砂率，用质量法或体积法计算砂石用量。胶凝材料中的各种组分及外加剂数量，根据经验选定后经过试验确定。根据上述原则，先确定水胶比为0.26，胶凝材料为560kg/m3，外加剂掺量为1.9%，坍落度设计为220mm，砂率为37%。调整矿粉，粉煤灰占总胶材比例，制作150mm*150mm*150mm的试块，在标养室养护，7d和28d强度如下：见表1。
从试验结果可以看出：随着矿粉掺量增大，粉灰掺量减小，混凝土7d强度，28d强度都在变大，但是和易性变差，坍落度减小；混凝土中的矿粉含量介于10%~20%时，其坍落度、和易性最佳，但是其水压抗渗系数最低，矿粉含量在25%时其抗压强度最佳，当矿粉掺量超过25%之后，混凝土强度下降，说明这和矿粉的活性有关系。
4 结论
机制砂中的适量矿粉改善了混凝土拌合物中的浆体量，提高了混凝土的工作性。从混凝土抗压强度方面考虑，矿粉具有一定的细度，对混凝土起到了微集料填充效应。但是，当矿粉含量增大到某个极限值时，由于矿粉本身活性限制，导致混凝土强度下降。从混凝土抗渗性能方而考虑，当机制砂中粉含量较少时，混凝土浆休含量少，矿粉可以起到微集料效应，增加了混凝土的密实性;当机制砂中粉含量较高时，矿粉破坏了混凝土的堆积效果，致使混凝土抗渗能力下降;当机制砂中粉含量超过25%时，混凝土抗渗性能急剧下降。
高强混凝土的配制技术要求较严格，对各种原材料质量和用量均有较严格要求，要想获得优质的高强混凝土，首先必须对原材料进行优选。由于我国地域广阔，砂产地复杂，各地生产使用机制砂的水平相差很大，在具体工程中，我们要依据原材料的情况、施工部位、合理的选用机制砂的掺加比例，才能够配出性能良好的混凝土，做到即能保证质量又能降低成本。除了强度要求外，还必须要求有良好的工作性能和质量的稳定性，即在施工期内主要控制项目的性能不能产生较大的波动。其次，一些在普通情况下不太敏感的因素，在低水灰比的情况下会变的相当敏感，这就要求在配合比设计时必须对各种原材料、外加剂、掺合料及砂率应通过优化组合选最优配合比。
综上所述，机制砂的使用是混凝土技术可持续发展的必经之路。我国地域幅员辽阔，城市建设日新月异，乡镇的城市化发展也与日俱进，要实现全国范围内普及机制砂还需要我们不懈的努力。
参考文献
[1]陈家珑.对我国人工砂发展若干问题的认识[J].广东建材，2005
[2]张应立.《现代混凝土配合比设计手册》[M]北京：人民交通出版社，2002
[3]刘数华，冷发光，罗季英.建筑材料试验研究的数学方法[M].中国建筑工业出版社，2006