1引言

混凝土经过一百多年的发展，已经基本上成为了一种成熟的商品。目前，供应混凝土均为商品混凝土，既环保，又节省材料。混凝土作为使用量最大的建筑材料，造价低，能塑形成任意形状，在各类建筑中广泛应用。而除了一些标志性地标性建筑外，应用最多的还是低等级的混凝土，本文通过设计不同的混凝土配合比，在固定其他原材料用量的情况下，改变砂率，从而得出砂率对低等级混凝土拌合性能及力学性能的影响。

2试配原材料

2.1水泥

采用广东清新水泥有限公司生产的P·O42.5R水泥，出厂编号为C3R80590，其主要物理性能见表1，均能达到GB175-2007标准的技术要求。

2.2粉煤灰

采用黄埔电厂F类II级粉煤灰，其主要性能指标见表2，均达到GB/T1596-2017标准的技术要求。

2.3细集料

细集料：选用细度模数分别为1.7、2.5、3.3的细砂、中砂和粗砂，其主要性能指标如表3所示，其主要性能指标均符合JGJ52-2006标准的技术要求。

2.4粗集料

采用5～25mm连续级配碎石，其主要物理性能指标如表4所示，均符合标准JGJ52-2006的技术要求。

2.5外加剂

采用西卡生产的聚羧酸高性能减水剂，其主要性能指标如表5所示。可以看出该减水剂各项指标均满足GB8076-2008[4]的要求。

2.6水

拌合用水为广州永和开发区所用的自来水，符合JGJ63-2006的技术要求。

3配合比设计及检测

3.1配合比设计

本文主要研究砂率对低等级混凝土拌合性能及力学性能的影响。目前，建筑工程常用的低等级混凝土一般为C30/C25，本次取C30进行试配，根据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，得出基准配合比，并对砂率进行调整，测定在不同砂率的情况下，混凝土拌合性能和力学性能的差异，具体的配合比表6。

在表6所示混凝土配合比的基础上，分别采用粗砂、中砂、细砂进行试配，分析不同细度模数时，砂率对低等级混凝土拌合性能及力学性能的影响。

3.2检测依据及检测项目

试配混凝土拌合性能检测项目为：坍落度，采用GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测定。混凝土的力学性能参照GB/T50081-2019《普通混凝土物理力学性能试验方法标准》的规定进行。

4试配结果与分析

4.1砂率对低等级混凝土拌合性能的影响

通过混凝土试配，粗砂、中砂、细砂在砂率不同其他原材料不变的情况下，拌合物的拌合性能如表7所示。

由表7可以看出，随着砂率的增加，无论是粗砂、中砂还是细砂配制的C30混凝土坍落度均呈现出先增加后降低的趋势。这是因为混凝土拌合物本身就是不同级配的材料的混合物，拌合水填充水泥、煤灰这些胶凝材料之间的空隙，再由水泥浆填充砂之间的空隙，拌合的砂浆再填充碎石之间的空隙，从而形成密实的拌合物。但当砂率低至30%时，拌合物中的砂浆富余量较少，从而较难充分填充碎石之间的空隙，使得坍落度较低。随着砂率的增加，拌合物砂浆量不停增加，能充分填充碎石间的空隙，且有富余的浆料，从而坍落度呈现了增加的趋势。但随着砂率的进一步增加，由于砂属于细集料，比表面积较大，自身空隙率也较高，使得水泥浆不足以完全填充砂之间的空隙，或者富余量不多。同时，砂表面积增加，导致吸附的拌合水增加，在拌合水用量不变的情况下，坍落度自然出现了降低的趋势。而拌合物和易性变化趋势也是和坍落度一样，也是先变好，后变差的趋势。这是因为砂率低时，拌合物砂浆都不足以填充碎石间的空隙，级配不连续，自然拌合起来较为困难，从而和易性差。随着砂率的增加，和易性就不断变好。但砂率太高时，又出现和易性变差的情况。这是因为砂率太高时，砂自身阻力已经变成了主要问题了，而不再是碎石的影响。

4.2砂率对低等级混凝土力学性能的影响

通过试配混凝土，测试混凝土7d和28d抗压强度，得出了不同砂率的粗砂、中砂、细砂混凝土强度的情况，具体见表8所示。

由表8可以看出，随着砂率的增加，混凝土抗压强度呈现出先增加后降低的趋势。这是因为砂率低时，混凝土拌合物密实程度低，没有充分填充空隙，而强度低。随着砂率增加，混凝土拌合物密实程度增加，从而强度升高。但随着砂率进一步增加，砂的总表面积增加，混凝土中水泥浆与砂的粘结界面增加，而界面是低等级混凝土的薄弱环节，从而出现了混凝土强度降低的趋势。从另一方面来说，砂率增加则代表碎石占有比例在不断降用的6个试样均未渗漏，可见该机制砂混凝土的抗渗等级达到设计要求。根据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》及JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》规定，混凝土中的氯含量和碱含量的最大限度分别为0.06%和3.0%，第三方检测机构对两组机制砂混凝土氯含量及碱含量的测定结果均低于其相应限值，满足相关规范要求。

本文设计并配制了适用于地铁工程的不同强度等级、不同性能要求的机制砂混凝土，并与河砂混凝土进行了对比试验，得到以下结论：

⑴所设计的机制砂混凝土配合比无论工作性能、力学性能、耐久性能均满足设计要求，而且混凝土中氯量及碱含量均满足规范的限值要求。

⑵机制砂表面粗糙，粒形较天然河砂差，有一定的石粉含量，相近的混凝土工作性能需略增大其单方用水量，水胶比略有提高；若能严格控制机制砂中的含泥量，其混凝土坍落度经时损失优于有一定含泥量的天然砂混凝土。

⑶机制砂替代河砂配制混凝土时，水胶比的略微增大使混凝土强度性能有下降趋势，因此建议机制砂混凝土配合比设计时严控水胶比微调整范围，主要通过混凝土外加剂调整其工作性能，从而保证混凝土的力学性能。

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