珊瑚砂在配制混凝土中的应用研究

马涛，臧军，王艳，陈庭

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

珊瑚砂在配制混凝土中的应用研究

马涛，臧军，王艳，陈庭

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

用珊瑚砂配制混凝土时，混凝土的含气量提升，坍落度损失明显改善，混凝土的 7d 抗压强度略有提升，28d 抗压强度下降，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善，珊瑚砂混凝土的电通量要优于天然河砂。

珊瑚砂；海洋；混凝土

0 前言

热带岛礁珊瑚资源丰富，而天然骨料资源缺乏，将珊瑚破碎后作为混凝土的细骨料用于岛礁建设是一种方便经济的选择。与天然骨料不同的是，珊瑚砂由于长期浸于海水之中，氯离子含量往往较高，且珊瑚砂具有多孔结构，具有质轻强度低等特点[1,2]。图 1 为珊瑚砂的表观形貌。

珊瑚砂作为骨料配制出的混凝土服役环境为热带海洋，因此在配制混凝土时，需要考虑在配合比中加大矿粉等辅助性胶凝材料的用量，并充分考虑珊瑚砂自身的特点，加强其对海洋侵蚀的抵御能力[3]。

图1 珊瑚砂的表观形貌

1 原材料

（1）水泥：徐州中联 P·O42.5 水泥， 28d 水泥强度为50.9MPa；

（2）矿粉：徐州中诚 S95，需水量 99%，比表面积405m2/kg，28d 活性指数 103%；

（3）粉煤灰：国华 Ⅱ 级，表观密度 2450 kg/m3，45μm方孔筛筛余 11%，烧失量 1.7%，需水量比 99%；

（4）粗骨料，5～25mm 碎石，含泥量 0.5%；

（5）细骨料：天然中砂，细度模数 2.6，含泥量 0.4%；

（6）珊瑚砂：南海，堆积密度 1020kg/m3，Cl-含量0.02%，SO42-含量 0.18%；

（7）聚羧酸外加剂，苏博特 SBT-1，减水率 25%。

2 试验方法

用 5mm 的方孔筛将珊瑚砂分为两部分，粒径低于 5mm的珊瑚砂作为细骨料，分别测试水泥胶砂强度、胶砂流动度，试验方法参照 GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法） 》和 GB/T 2419—2005《 水泥胶砂流动度测定方法》的有关规定进行。5～25mm 粒径范围的珊瑚砂作为粗骨料，与细珊瑚砂搭配配制混凝土，测试混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能，试验方法参照 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》、GB/T 50081－2002《普通混凝土力学试验方法》和 GB /T 50082－2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》的有关规定进行，混凝土试验选用通 C30 配比为基准配合比，详见表 1。

表1 C30 商品混凝土配合比 kg/m 3

3 试验结果及分析

3.1 珊瑚砂的胶砂试验结果

由于珊瑚砂内部多孔，密度较低，因此进行胶砂试验时，采取等体积替代的方式取代标准砂，经过堆积密度对比试验，最终确定进行胶砂试验时，珊瑚砂的用量为 950g，天然河砂用量为 1350g。同样为了保证进行胶砂试验时，水灰比保持不变（用水量为 225g），需要加入外加剂来调节胶砂的流动度。最终测试结果如表 2 所示。

表2 珊瑚砂胶砂试验结果

从试验结果可以看出，珊瑚砂的胶砂流动度比天然河砂差，即使掺入了占水泥比例 1.5% 的外加剂，其胶砂流动度依然比不上未使用外加剂的天然河砂。珊瑚砂的 3d 胶砂强度高于天然河砂，但 28d 胶砂强度低于天然河砂。珊瑚砂的早期强度较高，是由于珊瑚砂中含有一定量的无机盐激发所致，珊瑚砂的后期强度较低，是由于珊瑚砂的自身强度较低所致。

3.2 珊瑚砂配制混凝土的工作性能及力学性能研究

在进行珊瑚砂混凝土试验时，采取天然河砂配天然粗骨料、珊瑚砂配天然粗骨料以及粗细珊瑚砂搭配三种方式，珊瑚砂取代天然骨料时，采用等体积取代，因此细珊瑚砂的用量为 630kg/m3，而粗珊瑚砂的用量为 870kg/m3，为了减小混凝土的坍落度损失，在配制混凝土之前，珊瑚砂在水中浸泡12h，天然河砂控制其含水率接近饱和面干吸水率。具体试验配比（胶凝材料用量和减水剂用量参见表 1）和试验结果如表3 和表 4 所示。

表3 珊瑚砂配制 C30 混凝土时的试验配合比 kg/m3

表4 珊瑚砂配制混凝土时的工作性能和力学性能

从表 4 试验结果可知，用珊瑚砂配制混凝土时，混凝土的含气量提升，坍落度损失明显改善，这是因为珊瑚砂的多孔结构所致，多孔结构导致含气量提升，多孔结构中蓄水改善了混凝土的坍落度经时损失。珊瑚砂仅取代细骨料时，混凝土的 7d 抗压强度略有提升，28d 抗压强度下降，原因与胶砂试验类似，早期由于无机盐激发，后期由于本征强度较低。当用全珊瑚砂骨料配制混凝土时，混凝土的早期抗压强度和后期抗压强度都有较大幅度的下降，这是由于珊瑚砂粗骨料的本征强度较低，作为粗骨料承载负荷时难以和天然骨料相比。

3.3 珊瑚砂配制混凝土的耐久性能研究

按 GB/T 50082－2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》标准进行混凝土的抗开裂性能测试和电通量测试，测试结果如表 5 所示。

由表 5 试验结果可知，当珊瑚砂取代天然骨料后，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善，用全珊瑚砂配制混凝土时，混凝土几乎不发生开裂，这是由于珊瑚砂内部多孔结构蓄水后产生良好的内养护作用所致。珊瑚砂混凝土的电通量要优于天然河砂，这是由于珊瑚砂表面平整度较差，且内部多孔，水泥水化产物极易在界面上生长，填充了界面过渡区的孔隙，使界面过渡区的密实度增加。

表5 珊瑚砂配制混凝土时的耐久性能

4 结论

（1）在配制胶砂时，珊瑚砂的早期强度较高，是由于珊瑚砂中含有一定量的无机盐激发所致，珊瑚砂的后期强度较低，是由于珊瑚砂的自身强度较低所致；

（2）用珊瑚砂配制混凝土时，混凝土的含气量提升，坍落度损失明显改善，珊瑚砂仅取代细骨料时，混凝土的 7d 抗压强度略有提升，28d 抗压强度下降，当用全珊瑚砂骨料配制混凝土时，混凝土的早期抗压强度和后期抗压强度都有较大幅度的下降；

（3）当珊瑚砂取代天然骨料后，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善，用全珊瑚砂配制混凝土时，混凝土几乎不发生开裂，珊瑚砂混凝土的电通量要优于天然河砂。

[1] 张栓柱．珊瑚混凝土的疲劳特性及微观机理研究[D]．南宁：广西大学，2012.

[2] 王磊，范蕾．珊瑚碎屑混凝土的强度特性及破坏形态分析[J]．混凝土与水泥制品，2015(1)：1-4．

[3] 潘柏州，韦灼彬．原材料对珊瑚砂混凝土抗压强度影响的试验研究[J]．工程力学，2015(1)：221-225.

［通讯地址］江苏省徐州市铜山经济开发区第三工业园盛宝路西首徐州中联混凝土有限公司（221100）

马涛（1982－），男，工程师，从事商品混凝土的生产和研究工作。