第4期 王振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 3结论 采用机制砂制备梁体和轨道板预应力结构用混凝 图10混凝土干令多书、±,对其工作性、力学性能、耐久性能和收缩徐变性能 进行研究。主要结论如下: 测试龄期/d 1)机制砂含有石粉、表面粗糙和棱角性强的颗粒 a)梁体用混凝 特性增大了减水剂和引气剂的掺量,通过外加剂掺量 调整,可以制备满足施工性能要求的预应力结构用混 燥收缩大于河砂混凝土,56d龄期时机制砂混凝土和 河砂混凝土的干燥收缩值分别为340.0×1023142X度和抗折强度大于河砂混凝士,后期抗压强度和抗折 强度与河砂混凝土相当,机制砂混凝土弹性模量大于 收缩不大于400×10°的技术要求。由图10(b)可知 轨道板用机制砂混凝土在各龄期时的干燥收缩值小于 河砂混凝土,机制砂混凝土张拉强度、脱模强度和强度 河砂混凝土,56d龄期时机制砂混凝土和河砂混凝土等级均满足梁体和轨道板的技术要求。 的干燥收缩值分别为291.7×10-6,344.2×10-6,满足 3)适量石粉在机制砂混凝土中具有填充效应和 Q/CR567—2017中轨道板混凝土56d收缩不大于 晶核作用,提高了混凝土密实度,相比于河砂混凝土 40×10-6的技术要求。混凝土干燥收缩的主要影响因 机制砂混凝土氯离子扩散系数小、电通量小。 素有胶凝材料、水灰比、骨料含量和种类、养护条件 4)机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强度 等21),本试验中这些影响因素控制相同,因此梁体用 体用基本一致两者的抗冻性差异不大,且均属于高抗冻性 机制砂混凝土的干燥收缩与河砂混凝土基本一致。轨 混凝土。 道板用机制砂混凝土干燥收缩稍小于河砂混凝土的原 5)机制砂混凝土的收缩徐变变化规律基本与河 因可能是轨道板混凝土配合比中骨料的体积分数大 砂混凝土一致,多因素影响条件下造成最终的收缩徐 机制砂具有棱角性,其抑制混凝土收缩程度大于河砂。变大小略有差异。 2.4.3徐变 参考文献 图11是混凝土不同测试龄期时的徐变系数。可 知,机制砂混凝土徐系数变化规律与河砂混凝土一致,[1JLH, HUANG F, CHENG G,eta. Effect of Granite dust on 两者强度等级高,最终的徐变系数均较小。应力作用 Mechanical and Some Durability Properties of Manufactured Sand Concrete[ J]. Construction and Building Materials, 2016 下,水泥浆体的滑动或剪切变形、吸附水和层间水的转 移、水泥浆体对骨架弹性变形约束引起的滞后变形、内 2]goNcalVesJP,TavaResLM,FilHordt,etal.com- 部结构微裂缝的重新连接和破坏是产生混凝土徐变的 parison of Natural and Manufactured Fine Aggregates in Ce- 主要原因{2。影响混凝土徐变的因素十分复杂,主要 ment Mortars [J]. Cement and Concrete Research, 2007, 37 有水泥、骨料、矿物掺合料等内部因素及加载龄期、加 (6):924-932 载应力、温度、湿度等。相同条件下,机制砂颗粒棱角「3] YAHIA A, TANIMURA M, SHIMOYAMA Y. Rheological 性强,对浆体变形约束力强,有利于降低混凝土徐变变 Properties of Highly Flowable Mortar Containing Limestone 形,但机制砂中含有石粉会增大水泥浆体体积含量,提 Filler-effect of Powder Content and W/C Ratio[ J].Cement 高机制砂混凝土徐变变形,不同因素占主要作用时可 and Concrete Research, 2005, 35(3): 532-539 能导致机制砂混凝土最终的徐变变形存在差异。 [4]李艳,任永华,黄法礼,等石粉含量对机制砂颗粒形貌参 数的影响[J铁道建筑,2017,57(8):139-142. [5 SHANMUGAPRIYA T, UMA R N Experimental Investigations on High Performance Concrete Containing Manufactured Sand 06 Fine Aggregate[J]Journal of Research in Social Sciences and humanities,2016,6(6):1538-1547 [6]郭育霞,贡金鑫,李晶.石粉掺量对混凝土力学性能及耐久 性的影响[J]建筑材料学报,2009,12(3):266-271 (a)梁体用混凝土 (b)轨道板用混凝土 [7]王雨利,刘素霞,王卫东,等机制砂砂浆干缩性能的研究 图11混凝土徐变系数 [J].材料导报,2011,25(9):113-116.第 ４ 期 王 振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 图 １０ 混凝土干燥收缩 燥收缩大于河砂混凝土ꎬ５６ ｄ 龄期时机制砂混凝土和 河砂混凝土的干燥收缩值分别为 ３４０􀆰 ０×１０ －６ ꎬ３１４􀆰 ２× １０ －６ ꎬ满足 ＴＢ / Ｔ ３２７５—２０１１ 中预应力结构用混凝土 收缩不大于 ４００×１０ －６的技术要求ꎮ 由图 １０( ｂ)可知ꎬ 轨道板用机制砂混凝土在各龄期时的干燥收缩值小于 河砂混凝土ꎬ５６ ｄ 龄期时机制砂混凝土和河砂混凝土 的干燥收缩值分别为 ２９１􀆰 ７ × １０ －６ ꎬ３４４􀆰 ２ × １０ －６ ꎬ满足 Ｑ/ ＣＲ ５６７—２０１７ 中轨道板混凝土 ５６ ｄ 收缩不大于 ４００×１０ －６的技术要求ꎮ 混凝土干燥收缩的主要影响因 素有胶凝材料、水灰比、骨料含量和种类、养护条件 等[２１] ꎬ本试验中这些影响因素控制相同ꎬ因此梁体用 机制砂混凝土的干燥收缩与河砂混凝土基本一致ꎮ 轨 道板用机制砂混凝土干燥收缩稍小于河砂混凝土的原 因可能是轨道板混凝土配合比中骨料的体积分数大ꎬ 机制砂具有棱角性ꎬ其抑制混凝土收缩程度大于河砂ꎮ 图 １１ 混凝土徐变系数 ２􀆰 ４􀆰 ３ 徐变 图 １１ 是混凝土不同测试龄期时的徐变系数ꎮ 可 知ꎬ机制砂混凝土徐系数变化规律与河砂混凝土一致ꎬ 两者强度等级高ꎬ最终的徐变系数均较小ꎮ 应力作用 下ꎬ水泥浆体的滑动或剪切变形、吸附水和层间水的转 移、水泥浆体对骨架弹性变形约束引起的滞后变形、内 部结构微裂缝的重新连接和破坏是产生混凝土徐变的 主要原因[２２] ꎮ 影响混凝土徐变的因素十分复杂ꎬ主要 有水泥、骨料、矿物掺合料等内部因素及加载龄期、加 载应力、温度、湿度等ꎮ 相同条件下ꎬ机制砂颗粒棱角 性强ꎬ对浆体变形约束力强ꎬ有利于降低混凝土徐变变 形ꎬ但机制砂中含有石粉会增大水泥浆体体积含量ꎬ提 高机制砂混凝土徐变变形ꎬ不同因素占主要作用时可 能导致机制砂混凝土最终的徐变变形存在差异ꎮ ３ 结论 采用机制砂制备梁体和轨道板预应力结构用混凝 土ꎬ对其工作性、力学性能、耐久性能和收缩徐变性能 进行研究ꎮ 主要结论如下: １)机制砂含有石粉、表面粗糙和棱角性强的颗粒 特性增大了减水剂和引气剂的掺量ꎬ通过外加剂掺量 调整ꎬ可以制备满足施工性能要求的预应力结构用混 凝土ꎮ ２)梁体和轨道板用机制砂混凝土的早期抗压强 度和抗折强度大于河砂混凝土ꎬ后期抗压强度和抗折 强度与河砂混凝土相当ꎬ机制砂混凝土弹性模量大于 河砂混凝土ꎬ机制砂混凝土张拉强度、脱模强度和强度 等级均满足梁体和轨道板的技术要求ꎮ ３)适量石粉在机制砂混凝土中具有填充效应和 晶核作用ꎬ提高了混凝土密实度ꎬ相比于河砂混凝土ꎬ 机制砂混凝土氯离子扩散系数小、电通量小ꎮ ４)机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强度 基本一致ꎬ两者的抗冻性差异不大ꎬ且均属于高抗冻性 混凝土ꎮ ５)机制砂混凝土的收缩徐变变化规律基本与河 砂混凝土一致ꎬ多因素影响条件下造成最终的收缩徐 变大小略有差异ꎮ 参 考 文 献 [ １ ]ＬＩ ＨꎬＨＵＡＮＧ ＦꎬＣＨＥＮＧ Ｇꎬｅｔ ａｌ.Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｇｒａｎｉｔｅ Ｄｕｓｔ ｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｏｍｅ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ １０９:４１￣４６. [ ２ ]ＧＯＮÇＡＬＶＥＳ Ｊ ＰꎬＴＡＶＡＲＥＳ Ｌ ＭꎬＦＩＬＨＯ Ｒ Ｄ Ｔꎬｅｔ ａｌ.Ｃｏｍ￣ ｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎ Ｃｅ￣ ｍｅｎｔ Ｍｏｒｔａｒｓ [ Ｊ]. Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ ２００７ꎬ ３７ (６):９２４￣９３２. [ ３ ]ＹＡＨＩＡ Ａꎬ ＴＡＮＩＭＵＲＡ Ｍꎬ ＳＨＩＭＯＹＡＭＡ Ｙ. Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｆｌｏｗａｂｌｅ Ｍｏｒｔａｒ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ Ｆｉｌｌｅｒ￣ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ Ｗ/ Ｃ Ｒａｔｉｏ [ Ｊ]. Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ２００５ꎬ３５(３):５３２￣５３９. [ ４ ]李艳ꎬ任永华ꎬ黄法礼ꎬ等.石粉含量对机制砂颗粒形貌参 数的影响[Ｊ].铁道建筑ꎬ２０１７ꎬ５７(８):１３９￣１４２. [ ５ ]ＳＨＡＮＭＵＧＡＰＲＩＹＡ ＴꎬＵＭＡ Ｒ Ｎ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ ａｓ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ Ｓｏｃｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｈｕｍａｎｉｔｉｅｓꎬ２０１６ꎬ６(６):１５３８￣１５４７. [ ６ ]郭育霞ꎬ贡金鑫ꎬ李晶.石粉掺量对混凝土力学性能及耐久 性的影响[Ｊ].建筑材料学报ꎬ２００９ꎬ１２(３):２６６￣２７１. [ ７ ]王雨利ꎬ刘素霞ꎬ王卫东ꎬ等.机制砂砂浆干缩性能的研究 [Ｊ].材料导报ꎬ２０１１ꎬ２５(９):１１３￣１１６. １５