摘要
随着河砂资源日益枯竭以及环保意识的不断提高，机制砂作为细集料替代河砂制备混凝土在工程中应用越来越广泛。影响机制砂混凝土性能的因素众多，从而导致机制砂混凝土在工程应用中仍存在相关问题与不足，当前对机制砂在桥梁工程中的应用仍较为谨慎。本文利用机制砂制备强度等级为C50的桥梁用机制砂混凝土，以河砂作为对照组，探讨水胶比、矿物掺合料以及细集料掺配比例对机制砂混凝土性能的影响，并以此对机制砂混凝土配合比进行优化。主要研究内容及结论如下： （1）机制砂混凝土的坍落度和扩展度随水胶比的减小呈增大趋势，相同配比下，与河砂混凝土相比，机制砂混凝土的流动性较差。双掺粉煤灰和矿粉的机制砂混凝土具有良好的工作性能，随着双掺掺量的增大机制砂混凝土坍落度和扩展度逐渐增大。混合砂混凝土的工作性能优于全机制砂混凝土，随着机制砂在混合砂中所占比例减小，混凝土的坍落度和扩展度逐渐增大，但仍比河砂混凝土差。 （2）相同配比下，机制砂混凝土的28d抗压强度、抗拉强度以及弹性模量比河砂混凝土更具优势。随着水胶比的减小，机制砂混凝土的强度呈增大趋势。双掺粉煤灰和矿粉的机制砂混凝土早期抗压强度和弹性模量有所降低，后期得到较大增长，而抗拉强度在各龄期均有所降低。随着机制砂在混合砂中占比减小，混合砂混凝土的强度先增大后减小，当机制砂在混合砂中占比为60%时，混合砂混凝土的力学性能最优。 （3）机制砂混凝土的早期收缩比河砂混凝土大，水胶比越小，机制砂早期收缩越大。双掺粉煤灰和矿粉能明显抑制机制砂混凝土的早期收缩，随着双掺掺量增大，机制砂混凝土早期收缩逐渐减小。机制砂在混合砂中占比越大，混合砂混凝土早期收缩越大，合理的掺配比例的混合砂配制的混凝土的早期收缩小于河砂混凝土。 （4）采用圆环约束法探究机制砂混凝土的抗开裂性能。结果表明：随水胶比减小，机制砂混凝土开裂应变提高，但开裂龄期提前。相同配比下，机制砂占比为60%的混合砂混凝土的开裂龄期比单掺机制砂的混凝土要小，但开裂应变更高。双掺粉煤灰和矿粉的机制砂混凝土开裂应变较高，龄期也较长，能有效减小混凝土开裂风险。 （5）利用响应面法建立粉煤灰、矿粉与坍落度、扩展度、28d抗压强度之间的多元二次回归模型并进行方差分析。结果表明，各模型的拟合效果都较为显著。最终通过响应面法优化得到最佳试验条件为水胶比0.29、砂率40%、双掺掺量30%（粉煤灰掺量20%、矿粉掺量10%），并在桥梁工程中应用。
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