1.3减水剂

采用巴斯夫公司的聚羧酸高效减水剂，减水率31%，固含量25%，其余指标按符合GB8076-2008中对高效缓凝减水剂的要求。

1.4机制砂

细集料选用石灰岩经破碎而成的机制砂，机制砂石粉含量7%，其余指标均满足国标要求。

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机制砂级配类型和参数测试

规范规定制备高性能混凝土所用的细集料优选2区砂，因此，机制砂级配曲线要大致满足2区砂要求。本试验机制砂级配以2区砂的颗粒级配范围为基础进行调整，一共设定6种级配（均为连续级配），分别为略高于上限、高于下限接近上限、接近中值、低于上限接近下限、略低于下限，同时“高于下限接近上限、接近中值、低于上限接近下限”设置不同曲线形状，分别研究这6种不同机制砂级配类型对C50混凝土工作性能的影响。人工调制的6组机制砂的技术指标见表2，级配曲线见图1。

由表2、图1可见，该6种级配机制砂的细度是处于逐渐上升的状态，从细砂逐渐转变成中砂，最终转变为粗砂（其中，S1、S2为细砂，S3～S5全部为中砂，S6已变成粗砂）。试验设计的机制砂级配曲线均匀覆盖2区级配范围内。

上述6种级配机制砂中，虽然细度处于逐渐上升的状态，但是紧堆密度及紧堆空隙率均出现了下降-上升-下降的反复变化情况，这证实细度仅作为表征砂粗细情况的宏观指标，无法反映出颗粒之间的级配情况，不能反映出机制砂的真实品质。

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机制砂混凝土性能分析

3.1机制砂混凝土工作性能

设计强度等级为C50混凝土作为研究对象进行试验（试验用混凝土配合比见表3）。混凝土和易性测试和评定方法按照GB／Ｔ50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。

各级配机制砂样品S1～S6采用表3配合比所拌制混凝土的和易性能及强度测试结果见表4。

由表4可见，不同级配机制砂的混凝土拌合物和易性差别显著，分别呈现出低塑性、塑性和流态等不同坍落状态，表明机制砂级配对混凝土和易性有着重要影响。从试拌样品观测结果看，S4、S5机制砂制备的混凝土和易性较好，而S1、S2机制砂的混凝土拌合物和易性最差。

对比不同级配类型机制砂所对应混凝土和易性变化情况（综合表4和图1）可知：

1）机制砂S4、S5的混凝土拌合物和易性相对较好，其级配曲线均呈拉伸状正S形（见图1），可以推断拉伸正S形级配曲线是机制砂的优良级配曲线形状。由曲线分布特点看，拉伸正S形级配曲线分布在2区砂中值和上限之间的范围内，拉伸正S形曲线上下两端的斜率较小，中部的斜率较大，从级配组成上分析，曲线中间斜率较大说明机制砂级配中0.3～1.18mm粒级组分所占比例较大，而1.18～4.75mm及0.075～0.3mm2档粒级组分所占比例较小。

2）机制砂S1、S2属于不良级配，其混凝土拌合物和易性最差，其级配曲线的形状多呈抛物线形或中间较平、两端较陡的拉伸反S形（见图1）。可以推断，级配不良机制砂级配曲线呈抛物线或拉伸反S形曲线形状。分析曲线特性，S1机制砂级配曲线是开口向上的下凸抛物线，从级配组成分析，小于1.18mm粒级组分含量偏小（相比拉伸正S形级配曲线的机制砂）；机制砂S2级配曲线特性是拉伸反S形曲线，颗粒分布呈“两头多（1.18～4.75mm和0.075～0.3mm粒级组分含量偏多）、中间小（0.3～1.18mm 粒级组分含量偏少）”现象。

3）S3机制砂所配制的混凝土工作性能一般，其级配曲线相比拉伸正S形级配曲线出现一定程度偏离，但未出现明显开口向上的下凸抛物线或拉伸反S形曲线形状特征。相比机制砂S3、机制砂S4、S5的1.18～4.75，0.3～1.18，0.075～0.3mm各档粒级组分含量比例（质量比）保持在7:10:3左右，可充分发挥出1.18～4.75mm粒级组分在整个混凝土中承接着使混凝土集料之间更连续的作用，因而所配制的混凝土工作性能明显更好。S6机制砂级配略高于2区上限，所配制的混凝土出现轻微离析和泌水。

综合以上分析，在机制砂中，1.18～4.75，0.3～1.18，0.075～0.3mm 各档粒级组分含量过多或过少，均会导致混凝土工作性能变差。当1.18～4.75mm粒级组分含量过多时，所配制的混凝土表现出离析、泌水、骨料堆积等特点；当0.3～1.18，0.075～0.3mm粒级组分含量过多时，所配制的混凝土黏稠、保水性好，但和易性差，难以浇筑。优良级配的机制砂应是各档粒级组分含量比例适当，使得其级配曲线形状呈拉伸正S形。

3.2机制砂混凝土强度

不同级配机制砂所配制混凝土的强度变化曲线见图2。

由图2可见，在原材料配合比相同的情况下，由于机制砂颗粒级配不同，所配制的混凝土强度呈现明显差异：

1）对于不良级配机制砂S1、S2和S6，其所配制混凝土在试配后不同龄期内强度比良好级配机制砂S3、S4和S5所配制混凝土均偏低，其中原因为不良级配机制砂造成混凝土拌和不均匀，工作性能不佳，从而影响混凝土强度。

2）虽然机制砂S3、S4和S5所配制混凝土工作性能较好，但由于机制砂S4、S5的各档粒级组分含量比例不够适当（1.18～4.75mm粒级组分含量偏小），导致混凝土强度仍有所偏低。文献指出，正S型颗粒组有利于形成悬浮-密实结构，对混凝土强度的提高与工作性能的改善具有重要作用。机制砂良好颗粒级配使混凝土各种材料紧密结合、接触更加均匀，减少气泡和孔隙的形成，从而有利于提高混凝土强度。

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结论

1）细度模数和空隙率并不能作为机制砂品质优劣的判断标准，而只是级配优劣判断的必要不充分条件，制备和易性良好的机制砂混凝土，机制砂的级配特征很关键，必须得到严格控制。

2）为提高高强混凝土工作性能，机制砂各个筛档累计筛余量要合理控制在一定比例范围内，1.18～4.75mm 粒级组分主要影响混凝土泌水性，0.3～1.18，0.075～0.3mm粒级组分主要影响混凝土的黏聚性。优良级配机制砂中，1.18～4.75，0.3～1.18，0.075～0.3mm各档粒级组分含量大致比例（质量比）为7:10:3，使得其级配曲线特征呈拉伸正S形。级配不良机制砂中，1.18～4.75，0.3～1.18，0.075～0.3mm各档粒级组分含量偏大或偏小，其级配特征曲线呈抛物线或拉伸反S形曲线。

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