試驗研究

機制砂高性能混凝土抗壓強度研究

□□ 姚新紅(山西建筑職業(yè)技術學院，山西 太原030006)

摘要：以C40機制砂高性能混凝土為研究對象，通過研究其3 d、5 d、7 d、28 d、56 d的抗壓強度變化，以及利用超聲波法檢測其超聲聲速，得出隨著齡期的增加，機制砂高性能混凝土的強度逐漸增大，超聲聲速也增大。并擬合出機制砂混凝土超聲聲速與抗壓強度的關系式。

關鍵詞：機制砂；高性能混凝土；齡期；抗壓強度；超聲檢測

文章編號：1009-9441(2015)03-0020-02

中圖分類號：TU 528.04

文獻標識碼：A

Abstract：This paper takes mechanism sand high performance concrete as its research object.By studying the 3 d，5 d，7 d，28 d，56 d compressive strength change，and using ultrasonic wave method to detect the ultrasonic velocity，it is concluded that with the increase of age，the intensity of mechanism sand high performance concrete increases gradually，and so is the ultrasonic velocity.Then the author fits the relation between mechanism sand concrete ultrasonic velocity and compressive strength.

作者簡介：姚新紅(1981-)，男，山西永濟人，講師，碩士，2004年7月畢業(yè)于太原理工大學土木工程專業(yè)，2010年7月畢業(yè)于太原理工大學研究生院混凝土結構專業(yè)，現從事教育教學工作。

收稿日期：2015-05-25

引言

隨著我國現代化進程的推進和建筑行業(yè)的繁榮與發(fā)展，混凝土已成為應用最廣泛的材料，而現今對于混凝土的高性能化、綠色化研究也日漸增多[1]。砂一直以來作為混凝土的細骨料不可缺少。伴隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土、砂漿使用量劇增，對砂石的需求也日益增大。但由于天然砂的不可再生性，致使天然河砂緊缺的問題已經出現，甚至有些地方無砂可用，部分地區(qū)還因為過量濫采濫挖天然砂而出現水土流失的生態(tài)問題。為解決天然砂使用量過大的情況，結合我國多山的地理分布，近些年開始將山中的碎石破碎成砂子的粒徑大小來替代天然砂拌制混凝土。合理利用巖石和尾礦生產機制砂不僅具有很好的經濟價值，而且對自然生態(tài)和資源保護均有長遠意義。機制砂的顆粒級配易于掌控且成本低廉，所以機制砂替代天然砂在混凝土中應用前景廣闊[2]。

目前，國內對于機制砂混凝土開始有所研究，但只是局限于長齡期的力學性能，而對于機制砂混凝土不同齡期下力學性能的研究還很少[3]?；炷吝M行施工時，由于工期緊，對于混凝土早期強度有所要求，因此研究其不同齡期下的抗壓強度至關重要。本文通過研究不同齡期下機制砂混凝土的抗壓強度與超聲聲速的關系，分析了機制砂混凝土抗壓強度隨齡期變化的規(guī)律，為實際工程中機制砂混凝土的無損檢測提供了試驗依據。

1試驗方案

1.1　原材料

本試驗參考GB/T 14684—2011《建筑用砂》、JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》，并結合山西當地的建材情況來進行混凝土原材料的選擇。

(1)水泥：山西長治生產的P·O 42.5水泥。

(2)粗骨料：碎石，粒徑為5～20 mm連續(xù)級配，針片狀顆粒含量1.97%。

(3)細骨料：采用石子破碎后的機制砂，石粉含量7%，細度模數2.96，屬于Ⅱ區(qū)中砂。

(4)其他：Ⅱ級粉煤灰、礦粉S105、萘系高效減水劑。

1.2　混凝土配合比設計及試件制作

混凝土配合比見表1。

表1　機制砂混凝土的配合比　kg/m 3

混凝土抗壓強度試件采用150 mm×150 mm×150 mm標準立方體，測得坍落度為195 mm，粘聚性、保水性良好。試件在室溫(25 ℃)下自然養(yǎng)護24 h后拆模，移入標準養(yǎng)護室內養(yǎng)護3 d、5 d、7 d、28 d、56 d共5個齡期。達到齡期時，進行超聲檢測與抗壓強度測試。

1.3　混凝土抗壓強度試驗

混凝土的抗壓強度作為其力學性能最基本、最重要的一項，是進行混凝土結構設計和耐久性評定的基本指標，也是研究機制砂混凝土應用的基礎。試驗結果表明，試件破壞后現象明顯，開裂不均勻，且表面有混凝土剝落，裂縫呈現不規(guī)則分布，以斜裂縫為主。

1.4　機制砂混凝土超聲無損檢測

超聲檢測是目前工程中廣泛使用的無損檢測方法[4]。利用非金屬超聲檢測分析儀(見圖1)，依據CECS 21：2000《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》，應用對側原理，取立方體試塊一對側面(非成型面)為測試面。畫出兩條對角線，并在兩個相對表面的網格交叉點取點，定出T、R換能器對應測點位置3個(見圖2)。試件表面用布擦拭干凈，并在側頭上涂上凡士林作為耦合劑，保證耦合良好。

2.4.1 家庭支持:家是一個人最堅實的依靠,家庭的支持對于患者的治療而言具有重要的意義,具體表現在家人的態(tài)度可直接影響到患者的心情以及治療的信心,因此,采取恰當的方式表達愛與關懷。作為患者的配偶,關鍵在于不嫌棄、不抱怨、不悲觀,盡量保持樂觀積極的心態(tài),并將這種心態(tài)傳遞給患者,讓其能以積極的心態(tài)接受造口。

圖1　NM-3C非金屬超聲檢測分析儀

圖2　機制砂混凝土超聲測點圖

2試驗結果及分析

2.1　抗壓強度結果及分析

抗壓強度試驗結果見表2和圖3。

表2　抗壓強度結果及分析

圖3　抗壓強度、基準抗壓強度百分比隨齡期變化曲線

由圖3可見，隨著齡期的增長，機制砂混凝土的抗壓強度增大。與28 d基準混凝土相比，齡期3 d的抗壓強度為28 d抗壓強度的69%，而齡期5 d的抗壓強度為其81%，齡期7 d的抗壓強度為其91%，56 d的抗壓強度是28 d抗壓強度的1.09倍。因為混凝土強度的提高主要是由水泥水化程度決定，隨著齡期的增加，水泥顆粒逐漸開始水化，形成硬化水泥漿體，因此其強度提高[5]。根據線性擬合，可以得出抗壓強度與齡期的關系式：y=36.06x0.138，R2=0.921 2，相關系數>0.9，說明擬合度較好，可以大致推出任一齡期的抗壓強度，為現場施工提供依據。

2.2　超聲檢測結果及分析

超聲檢測是利用混凝土內部的密實程度對波的傳播速率來體現水化程度的，一定程度上可以反映強度的高低?；炷翉姸仍礁撸暵曀僦翟酱?見圖4)。超聲檢測作為施工現場常用的無損檢測方法，有著快捷易于操作的優(yōu)點[6]。由圖4可知，強度與超聲聲速曲線的斜率是增大的，表明聲速增長越大，則強度增長越快。在實際工程中，只要用儀器測得超聲聲速值，利用推導公式可以得到當期齡期的混凝土抗壓強度，從而為后續(xù)施工以及混凝土是否達到設計強度、可否上人提供依據。公式為：fcu=20.455e0.288 9x，R2=0.98，式中：fcu為抗壓強度(MPa)，x為超聲聲速(km/s)。

圖4　超聲聲速與抗壓強度變化曲線

3結論

3.1隨齡期的增加，機制砂混凝土的抗壓強度提高，早期強度增長速率大于后期強度。

3.2機制砂混凝土的抗壓強度與齡期呈指數增長關系，即：fcu=36.06x0.138。

3.3試驗測得C40機制砂混凝土超聲聲速隨著抗壓強度的提高而增大，得到公式：fcu=20.455e0.288 9x，為實際工程中的機制砂混凝土無損檢測提供了理論依據。

參考文獻：

[1] 張敏，劉玉玲.淺談高性能混凝土的應用與發(fā)展現狀[J].公路交通科技：應用技術版，2012(5)：204-208.

[3] 李剛.淺談機制砂在混凝土中的應用[J].建材與裝飾，2012(4)：81-82.

[4] 劉其偉，程躍輝，王鍵，等.超聲波無損檢測的特點分析及其在混凝土缺陷評定中的應用[J].華東公路，2003(4)：58-60.

[5] 張建仁，王海臣，楊偉軍.混凝土早期抗壓強度和彈性模量的試驗研究[J].中外公路，2003，23(3)：89-92.

[6] 張海平.超聲波法檢測混凝土強度的影響因素分析[J].山西建筑，2008，34(10)：85-86.

On Compressive Strength of Mechanism Sand High Performance Concrete

YAO Xin-hong

(Shanxi Architectural College，Taiyuan，Shanxi，030006，China)

Key words：mechanism sand；high performance concrete；age；compressive strength；ultrasonic testing

(編輯盛晉生)

溝通信息的窗口傳播技術的橋梁

——建材技術與應用

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