混凝土原材料檢測報告
我國南海島礁眾多，珊瑚資源豐富。在島礁工程建設(shè)中，混凝土施工就地取材，即利用珊瑚骨料代替?zhèn)鹘y(tǒng)砂石作為混凝土骨料并采用海水拌養(yǎng)，不僅能夠大大節(jié)省工程造價，而且可以擺脫遠(yuǎn)距離海上運輸?shù)闹萍s。我國早于 1988 年就有學(xué)者開始就珊瑚混凝土應(yīng)用進(jìn)行可行性研究，1997 年就在西沙某島護(hù)岸、防波堤、防沙堤等水工工程以及一些道路工程中使用了海水拌養(yǎng)珊瑚礁砂混凝土;近年來，廣西大學(xué)對珊瑚混凝土材料性能進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，所用珊瑚集料多采自近海島嶼(廣西北海潿洲島開挖的珊瑚礁)。為了研究利用珊瑚砂作細(xì)骨料、采用海水拌養(yǎng)的珊瑚砂混凝土的抗壓強(qiáng)度，分析不同原材料對珊瑚砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，本文采用全因子試驗的方法，設(shè)計了立方體抗壓強(qiáng)度試驗，試件所用水泥分別為普通硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥，細(xì)骨料分別為天然珊瑚砂和普通河砂，分別采用淡水和海水拌養(yǎng)，對采用不同原材料制作的混凝土試件的立方體抗壓強(qiáng)度變化及其原因進(jìn)行分析。
1混凝土原材料與試件制作
1.1混凝土原材料和配合比
試驗所用 42.5 級普通硅酸鹽水泥為唐山市大安水泥廠生產(chǎn)的風(fēng)神牌水泥，所用 42.5 級抗硫酸鹽硅酸鹽水泥為淄博中昌水泥廠生產(chǎn)的中昌牌水泥。
試驗所用淡水為普通自來水。海水為參照南海海水指標(biāo)人工配制的海水。
2 試驗結(jié)果對比分析
2.1 試驗總體情況
針對三變量二因素，共制作了 24 組試件，其 28 天立方體抗壓強(qiáng)度。
從試驗中可以看出，試塊在受壓前期表現(xiàn)為延性破壞，在達(dá)到強(qiáng)度峰值后出現(xiàn)明顯的豎向裂紋，繼續(xù)施加壓力則試件側(cè)面迅速隆起剝落，試件整體破碎。
以下對不同品種水泥、不同細(xì)骨料，分別采用淡水和海水拌養(yǎng)試塊的試驗結(jié)果進(jìn)行對比。
2.2不同品種水泥的試驗結(jié)果比較
試驗涉及珊瑚砂和海水，二者都含有較多的氯鹽和硫酸鹽離子，盧博提出[7,8]，使用抗硫酸鹽水泥可以提高珊瑚混凝土抗壓強(qiáng)度。本文分別采用普通硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥制作了混凝土試件，對比其抗壓強(qiáng)度。
可以看出，抗硫酸鹽硅酸鹽水泥制作的試塊強(qiáng)度與普通硅酸鹽水泥相比，強(qiáng)度高約 10%。尤其在采用珊瑚砂制作的試件中更明顯。
在混凝土中，硫酸鹽與氫氧化鈣反應(yīng)生成硫酸鈣，再與鋁酸三鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣，該物質(zhì)含有 31 個結(jié)晶水，體積膨脹為原體積的 1.5 倍，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)許多空隙，對于已經(jīng)固化的水泥石具有較大的破壞作用。在抗硫酸鹽水泥中，鋁酸三鈣的含量得到了限制，小于總量的 3%，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部微觀空隙減少，強(qiáng)度提高。而珊瑚砂中含有較多鹽分，所以抗硫酸鹽水泥的強(qiáng)度提高效果更明顯。
2.3不同細(xì)骨料的試驗結(jié)果比較
珊瑚砂代替普通河砂可以節(jié)約工程成本，但是不能確定其工作性能和強(qiáng)度能否滿足實際需要，所以按照相同的配合比，制作了珊瑚砂混凝土和普通河砂混凝土試件，進(jìn)行強(qiáng)度對比。可以看出，河砂混凝土的強(qiáng)度明顯低于珊瑚砂混凝土，而在拌和過程中也發(fā)現(xiàn)河砂混凝土坍落度過大，黏聚性差。這是因為珊瑚砂具有豐富的內(nèi)部孔隙，一小時吸水率為 2.97%，較河砂高出很多，所以應(yīng)對河砂混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整。按照河砂和珊瑚砂一小時吸水率之差減少河砂混凝土用水量，得到河砂混凝土相對于相同凈用水量珊瑚砂混凝土的等效配合比。
調(diào)整配合比后，河砂混凝土與珊瑚砂混凝土的等效配合比相當(dāng)。河砂混凝土的工作性能明顯提高，坍落度均值為 4.7cm，黏聚性良好。但珊瑚砂混凝土的強(qiáng)度仍比河砂混凝土高出 5%左右，因為珊瑚砂內(nèi)部孔隙豐富，在拌和時吸收了大量水分，而在養(yǎng)護(hù)過程中又將水分釋放，使水泥石水化反應(yīng)更徹底，減少了水泥石與骨料接觸面因水化反應(yīng)而形成的空隙，提高了混凝土的密實度。 碳酸鈣作為珊瑚砂的主要成分，自身強(qiáng)度并不低，而珊瑚砂強(qiáng)度較低是由孔隙較多導(dǎo)致的，在混凝土試件中水泥凝膠體填充了珊瑚砂的部分孔隙，使得其強(qiáng)度得到提高。在混凝土拌和過程中，受機(jī)械作用和粗骨料磨碾，部分珊瑚砂結(jié)構(gòu)破碎，使得粒徑減小，也進(jìn)一步提高了水泥石性能。 所以在混凝土結(jié)構(gòu)中，使用珊瑚砂代替普通河砂完全滿足強(qiáng)度要求，而采用珊瑚砂的混凝土中，考慮到珊瑚砂較高的吸水率，應(yīng)適當(dāng)增加用水量，否則會造成混凝土拌和物干硬、黏聚性差等問題。
2.4淡水和海水拌養(yǎng)的試驗結(jié)果對比
此前有部分學(xué)者對海水拌養(yǎng)混凝土進(jìn)行了研究，認(rèn)為海水拌養(yǎng)的素混凝土與淡水相比，強(qiáng)度相差不大，在安定性和標(biāo)準(zhǔn)稠度方面也沒有明顯差別。雖然試件出現(xiàn)泛霜現(xiàn)象，并且后期結(jié)構(gòu)耐久性有一定降低，但只要控制施工質(zhì)量就可以滿足工程耐久性要求。并且在施工時應(yīng)注意海水的清潔。
可以看出在使用普通硅酸鹽水泥制作混凝土?xí)r，海水拌養(yǎng)比淡水拌養(yǎng)強(qiáng)度高約 5%，而抗硫酸鹽水泥制作的試件中，是否為海水拌養(yǎng)則對強(qiáng)度影響相對較小。
海水的早強(qiáng)作用，主要是受海水中氯鹽的影響，使得前期水泥水化反應(yīng)加快，強(qiáng)度增長迅速，對后期強(qiáng)度影響不大，所以海水拌養(yǎng)的混凝土滿足強(qiáng)度要求，施工時應(yīng)注意海水清潔，避免海洋污物影響混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低強(qiáng)度。
3結(jié)論
對比試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用抗硫酸鹽水泥較之采用普通硅酸鹽水泥制作的混凝土，立方體抗壓強(qiáng)度有所提高，但提高幅度不大;采用珊瑚砂制作的混凝土，不僅工作性能滿足要求，強(qiáng)度也明顯高于相同配合比的河砂混凝土，也高于使用等效配合比配制的河砂混凝土;海水拌養(yǎng)較之淡水拌養(yǎng)，混凝土具有早期強(qiáng)度高的特點，28 天強(qiáng)度則差異不大。 采用海水拌養(yǎng)的珊瑚砂混凝土，當(dāng)水泥為抗硫酸鹽水泥時，較之普通硅酸鹽水泥，不僅具早強(qiáng)、黏聚性好等優(yōu)點，而且滿足中等強(qiáng)度等級混凝土的設(shè)計強(qiáng)度要求，可以認(rèn)為其滿足實際工程需要，可用于素混凝土或其他可以有效避免氯離子對鋼材侵蝕的特殊結(jié)構(gòu)型式。
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