擬建南部綜合港口項目和首都漁港項目原材料試驗分析

丁占起，李英

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概況

毛里塔尼亞南部綜合港口項目和首都漁港項目均為新建內(nèi)挖式港口,其中,綜合港口碼頭設(shè)計為組合板樁結(jié)構(gòu)，首都漁港設(shè)計為地連墻結(jié)構(gòu)。毛里塔尼亞用于混凝土生產(chǎn)的河砂資源已經(jīng)瀕臨枯竭，沙漠砂資源極為豐富。2個項目涉及現(xiàn)澆、預(yù)制、水下、鋼筋混凝土、素混凝土等多種強度等級混凝土，其中，預(yù)制混凝土包括C30（素混凝）、C35、C40 3個強度等級，現(xiàn)澆混凝土包括 C20（素混凝）、C30、C35、C40、C45、彎拉強度 5.0 6個強度等級[1]。

2 原材料情況

毛里塔尼亞當?shù)氐淖匀毁Y源十分匱乏，水泥為進口熟料后當?shù)厮鄰S加工配制的各種標號規(guī)格水泥，水泥品種最常見的是石灰石水泥CEMⅡ/A-L 42.5R，無礦粉、粉煤灰等摻合料。

混凝土用粗骨料為卵石破碎碎石，最大粒徑為31.5mm和10mm。細骨料分4種：雨季河道沖擊砂，細度模數(shù)在1.8～2.0，屬Ⅲ區(qū)細砂，河砂資源已經(jīng)瀕臨枯竭；人工破碎卵石砂細度模數(shù)在3.1～2.5；沙漠砂細度模數(shù)在0.8～0.5；貝殼砂細度模數(shù)在3.1～2.0。拌和用水采用海水淡化水，水質(zhì)指標到達飲用標準。外加劑從國外采購。減水劑有西卡TEMPO 10（液體）、特密斯TMS-F1（固體）、豹鳴 UBM-1（固體）。特密斯 TMS-F1、豹鳴UBM-1為國內(nèi)生產(chǎn)。

2.1 水泥

毛里塔尼亞當?shù)赜袃杉宜鄰S，分別為毛塔水泥廠和獅子水泥廠。通過試驗結(jié)果得知：當?shù)厮?8d抗壓強度不符合JC/T 600—2010《石灰石硅酸鹽水泥》的要求。

2.2 粗骨料

當?shù)厮槭癁轾Z卵石破碎的機制碎石，通過試驗結(jié)果得出：該碎石不符合JTS 202-2—2011《水運工程混凝土施工規(guī)范》（以下簡稱“JTS 202-2—2011”）中碎石的級配范圍要求。機制碎石壓碎值為9.8%＜16%，符合JTS 202-2—2011的指標要求。然后采用5～31.5mm和5～10mm碎石合成二級配，只有在大碎石∶小碎石的比例為9∶1時，碎石級配在規(guī)范中單粒級16～31.5mm級配范圍內(nèi)，其余比例都不在級配區(qū)。

2.3 細骨料

毛里塔尼亞當?shù)匕韬驼臼褂眉毠橇蠟椋喝斯て扑槁咽?、沙漠砂、貝殼?種，取樣后，對當?shù)匕韬驼镜脑牧线M行了檢驗。檢驗結(jié)果顯示，貝殼砂的氯離子含量為0.082%，超出JTS 202-2—2011中關(guān)于氯離子含量的規(guī)定。對人工碎卵石砂進行檢驗后得出結(jié)論：該砂為Ⅱ區(qū)中砂，含泥量3.0%；對沙漠砂進行檢驗后得出結(jié)論：沙漠砂比特細砂還細，不在規(guī)范級配區(qū)，含泥量0.2%。參照JGJ 361—2014《人工碎卵石復(fù)合砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱“JGJ 361—2014”）附錄A，采用最小空隙率級配法確定復(fù)合砂級配，試驗得知：根據(jù)JGJ361—2014的相關(guān)規(guī)定，上述復(fù)合砂只有在人工碎卵石砂所占復(fù)合砂比例為90%時，復(fù)合砂級配處于Ⅱ區(qū)范圍內(nèi)，屬于中砂，其余級配均不在規(guī)范級配區(qū)內(nèi)。人工碎卵石砂所占復(fù)合砂比例為40%時，復(fù)合砂空隙率最小，但是此時的復(fù)合砂級配不在規(guī)范規(guī)定的級配區(qū)。

2.4 粗骨料二級配比例、復(fù)合砂級配比例確定

通過7組試拌混凝土配合比對比不同復(fù)合砂級配和粗骨料級二級配下混凝土的性能，得出結(jié)果如下：通過試拌混凝土得出，復(fù)合砂在 9∶1、7∶3 時，大粒徑粗骨料少、砂率小、保水性不好，通過調(diào)整復(fù)合砂比例、粗骨料級配比例以及降低減水劑摻量；在粗骨料比例7∶3、復(fù)合砂比例4∶6時混凝土流動性大、泌水少、和易性好。

3 不同粗細骨料配合比試配及對比

選用3種強度等級混凝土配合比對粗骨料一級配與二級配、河砂與復(fù)合砂、2個廠家水泥、3種減水劑進行對比，共8組試驗。文中粗骨料二級配為大粒徑骨料∶小粒徑骨料=7∶3；復(fù)合砂比例為人工碎卵石砂∶沙漠砂=4∶6。在試拌混凝土過程中，應(yīng)根據(jù)施工坍落度要求，適當增減用水量和減水劑摻量。具體的配合比如表1所示。

表1 基準配合比表

3.1 河砂與復(fù)合砂對比

采用單因子變量法對采用河砂和復(fù)合砂配制的混凝土進行對比。對比結(jié)論如下：（1）使用一級配粗骨料、河砂作為混凝土骨料時，滿足施工要求坍落度的前提下，用水量少，混凝土強度高；（2）使用復(fù)合砂作為混凝土細骨料時，滿足施工要求坍落度的前提下，混凝土用水量比河砂高，混凝土強度較使用河砂作為細骨料時低，但基本滿足配制要求；（3）使用復(fù)合砂作為混凝土細骨料時，混凝土容易泌水，需通過調(diào)節(jié)減水劑摻量、砂率解決泌水問題；（4）粗骨料使用一級配時混凝土強度要高于二級配骨料混凝土強度。

3.2 水泥對比

通過對比得出結(jié)論：（1）毛塔水泥混凝土3d強度低于獅子水泥混凝土3d強度，后期強度比獅子水泥高，適合大體積和有防裂要求的混凝土；（2）毛塔水泥需水量大于獅子水泥。

3.3 減水劑對比

通過對比得出結(jié)論：西卡10與豹鳴、特密斯比較減水率最高，相同水灰比條件下使用西卡10減水劑混凝土坍落度大、強度高。

3.4 與彎拉強度fcm=5.0M Pa的混凝土配合比對比

選用2種混凝土配合比在同一廠家水泥、減水劑下進行對比粗骨料一級配、河砂，粗骨料二級配、復(fù)合砂，摻加1kg/m3纖維時混凝土彎拉強度，共3組試驗。在試拌混凝土過程中，根據(jù)施工坍落度要求適當增減用水量和減水劑摻量。

通過對比得出結(jié)論如下：（1）使用一級配粗骨料、河砂作為混凝土骨料時，早期彎拉強度低于使用二級配粗骨料、復(fù)合砂的混凝土，后期卻高于它的強度；（2）水泥用量超過JTJ 296—1996《港口道路、堆場鋪面設(shè)計與施工規(guī)范》的規(guī)定，用水量也輕微超出規(guī)定；（3）在混凝土中摻加1kg/m3的纖維時，混凝土彎拉強度有明顯提高；（4）在觀察彎拉后試件的斷裂面后，發(fā)現(xiàn)強度高的試件都有1～2塊碎石被折斷，其他是碎石與砂漿的膠結(jié)面處斷裂，清洗粗骨料后強度也沒有明顯提供。

4 結(jié)論

通過以上對比分析，得到以下結(jié)論：

1）現(xiàn)場沙漠砂細度模數(shù)為0.56，比特細砂小，不符合JGJ 361—2014的規(guī)定。按JGJ 361—2014配制出符合要求的復(fù)合砂，所配制的混凝土工作性能不好。通過摻加高效減水劑后，現(xiàn)場按6∶4級配的復(fù)合砂配制的混凝土工作性能良好，強度符合要求。

2）現(xiàn)場5～31.5mm碎石不符合JTS 202-2—2011中的顆粒級配要求，在添加5～10mm碎石后，也不符合級配要求。一級配混凝土強度高于二級配混凝土強度。

3）當?shù)厮噘|(zhì)量不穩(wěn)定，28d抗壓強度低于規(guī)范要求。

4）西卡10減水劑減水率高,相同用水量時配制混凝土強度較其他2種減水劑高。

5）混凝土彎拉強度受骨料面的影響較大，采用河砂、一級配骨料比采用二級配和復(fù)合砂彎拉強度高。水泥用量在已經(jīng)比規(guī)范要求水泥用量高出87kg時，7d強度仍沒有達到設(shè)計強度，只有通過加入纖維提高混凝土彎拉強度，但是復(fù)合砂的28d強度仍然沒有達到配制強度。

6）從試驗結(jié)果看出，使用當?shù)厣衬芭渲频娜斯に槁咽瘡?fù)合砂、破碎卵石、水泥、西卡10減水劑完全可以配制出滿足擬建工程中所要求的抗壓強度等級的混凝土。