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)用進行可行性研究，1997 年就在西沙某島護岸、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骨料、采用海水拌養(yǎng)的珊瑚砂混凝土的抗壓強度，分析不同原材料對珊瑚砂混凝土抗壓強度的影響，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度變化及其原因進行分析。

　　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，在達到強度峰值后出現(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、不同細骨料，分別采用淡水和海水拌養(yǎng)試塊的試驗結(jié)果進行對比。

　　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，對比其抗壓強度。

　　可以看出，抗硫酸鹽硅酸鹽水泥制作的試塊強度與普通硅酸鹽水泥相比，強度高約 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，強度提高。而珊瑚砂中含有較多鹽分，所以抗硫酸鹽水泥的強度提高效果更明顯。

　　2.3不同細骨料的試驗結(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，進行強度對比�？梢钥闯�，河砂混凝土的強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，自身強度并不低，而珊瑚砂強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，使得其強度得到提高。在混凝土拌和過程中，受機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)混凝土進行了研究，認為海水拌養(yǎng)的素混凝土與淡水相比，強度相差不大，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)則對強度影響相對較小。

　　海水的早強作用，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，強度增長迅速，對后期強度影響不大，所以海水拌養(yǎng)的混凝土滿足強度要求，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)，混凝土具有早期強度高的特點，28 天強度則差異不大。 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、黏聚性好等優(yōu)點，而且滿足中等強度等級混凝土的設(shè)計強度要求，可以認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。

[混凝土原材料檢測報告]