摘要：石粉含量是人工砂的重要指标之一,对混凝土拌合物性能、强度及耐久性等均会有影响。关于人工砂石粉含量的规定限值,不同行业、不同规范有不同的规定。本文以实际试验对如何确定人工机制砂石粉含量观限值,作为质量检测、质量控制的依据进行了验证。
关键词：石粉含量；人工砂；混凝土；试验
1试验内容
1.1试验方法
试验分析了人工砂石粉含量对混凝土性影响。采用开挖料生产的人工砂,用0.075mm的筛子筛除石粉后用外摻法将所的石粉重新掺入已经筛除石粉的人工砂中成石粉含量分别为4%、7%、10%、12%、14人工砂,在用水量、水泥用量、粗骨料、外加剂材料均不变的情况下,使用不同石粉含量的砂配制相同水灰比的混凝土,对比分析不同含量的人工砂本身质量指标变化情况、不同含量的人工砂拌制混凝土的拌合物性能以及准养护条件下7d、28d抗压强度的试验结果析人工砂石粉含量对中低强度等级混凝土性影响,以确定合理的人工砂石粉限值。
1.2原材料
1.2.1人工砂
由于料场生产工艺的影响和料源质量的波动导致料场加工的人工砂质量不稳定，为保证试验结果的代表性和实用性，选取具有代表性的人工砂，先筛出石粉，然后重新将石粉按3%、6%、9%、11%、13%的比例掺入筛出石粉的人工砂中，配制成不同石粉含量的人工砂。配制的人工砂都属于中砂。
1.2.2人工碎石
粗骨料同样采用Ⅲ标段人工砂石系统生产的粒径5~31.5mm连续级配人工碎石,表观密度为2810kg/m3,含泥量为0.4%,泥块含量为0%,颗粒级配检测结果符合国家标准《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685-2001)
1.2.3水泥
水泥采用峨胜牌P·042.5R水泥,标准稠度27.6%,初凝时间145min、终凝时间205min,3d抗折强度为5.7Mpa,抗压强度为31.6Mpa,7d抗折强度为7.6Mpa,抗压强度为54.7Mpa,各项指标均符合GB175-2007标准要求。
1.2.4外加剂
外加剂采用四川晋深新型建材科技有限公司生产的JS-PCH型聚羧酸高性能减水剂，掺量为1.0%，减水率为22%。
1.2.5水
拌合用水采用自来水
1.3试验采用的配合比
试验配合比设计强度等级为C25,坍落度要求为140mm±20mm。试验中以人工砂石粉含量3%且满足混凝土设计指标为基准配合比。其余配合比材料用量除人工砂的石粉含量不同外,均与基准配合比一致。
2试验结果与分析
2.1原材料试验
2.1.1石粉含量对人工砂堆积密度孔隙率的影响分析
混凝土强度的影响因素之一是混凝土的密实度。相同水灰比的混凝土越密实,其抗压强度就越高。在混凝土中,粗骨料主要起骨架作用, 细骨料起填充作用，填充于粗骨料的缝隙，同时粗骨料、细骨料中不同粒径的颗粒也相互填充，石粉就填充于更小的空隙，使混凝土的骨料更加密实。通过分析石粉含量对人工砂堆积密度的影响，就可以间接分析石粉含量对混凝土强度的影响。通过试验检测得不同石粉含量的人工砂,其堆积密度、孔隙率、细度模数试验结果并对其分析，在石粉含量达到18%以前,随着石粉含量的增大,堆积密度相应增大,孔隙率减小;当石粉含量超过18%时,随着石粉含量的增大,堆积密度开始减小,孔隙率开始增大。这主要是因为当筛除石粉的人工砂颗粒级配一定时,人工砂中稍粗的颗粒在堆积时起骨架作用,其孔隙率也为定值;石粉含量较小时,石粉主要填充于粗颗粒的间隙,致使堆积密度逐渐增大;当石粉含量超过一定比例时,人工砂粗颗粒间的空隙已被填充充分,石粉则独立分布于人工砂中。
由于石粉粒径相对比较单一,导致其堆积密度逐渐减小,从而导致不同石粉含量的人工砂拌制的混凝土密实度将会不同、强度也就不同。
2.1.2石粉含量对细度模数的影响
分析通常评定人工砂的级配好坏主要是看其颗粒级配组成情况,转化为一个定性指标就是细度模数。那么,分析石粉含量对人工砂细度模数的影响也就相当于分析石粉含量对人工砂级配的影响,随着石粉含量的增加,人工砂的细度模数成线性减小。当石粉含量小于15%时,细度模数在2.43~2.91之间,而混凝土所用人工砂一般要求为中砂,其细度模数范围宜为2.4~2.8,因此,本试验仅针对人工砂石粉含量在13%以内时对混凝土性能产生的影响。人工砂一般较粗,细度模数基本在3.0左右,适当提高石粉含量可以在一定范围内降低人工砂的细度模数,对人工砂偏粗造成的不良影响将有所改善。
2.2混凝土拌合物性能试验
根据石粉含量对混凝土坍落度、泌水率的影响进行了分析。
混凝土拌合物的主要控制指标是和易性。和易性包括流动性、粘聚性、保水性。流动性使混凝土在运输浇筑的过程易于流动,能够密实的填满不同形状的模板。粘聚性和保水性相互依存、关系紧密粘聚性好的混凝土不容易泌水;同样,容易泌水的混凝土其粘聚性不好,这种混凝土在运输浇筑的过程中容易造成骨料和浆液分离难以得到均匀密实的混凝土,混凝土的质量也难以保证。因此,和易性对混凝土的质量至关重要,分析石粉含量对混凝土和易性的影响也就十分必要。依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002),不同石粉含量的混凝塌落度、泌水率的试验检测结果并对其分析，从中可以看出:在混凝土配合比不变的情况下,在一定范围内,随着人工砂中石粉含量增大,混凝土泌水率逐渐减小,坍落度先增后减,石粉含量在9%时达到最大。从和易性的描述可以得知:在人工砂石粉含量偏少时,混凝土的粘聚性不好,易于离析；石粉含量过多时,坍落度减少较多,混凝土偏粘稠,不管是从坍落度还是从和易性来考虑,人工砂的石粉含量对混凝土的拌石合物性能而言,超过某一数值后，过大和过小都不利。
2.3石粉含量对混凝土抗压强度的影响分析
水灰比为0.53,水泥用量为320kg/m3,砂率为39%,外加剂为四川晋深新型建材科技有限公司JS-PCH型聚羧酸高性能减水剂，掺量为1.0%。人工砂的石粉含量通过石粉等质量取代人工砂取得。依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002),试验不同石粉含量的混凝土抗压强度结果为：当石粉含量3%时，塌落度为130mm，7天强度为27.9MPa，28天强度为35.0MPa；当石粉含量6%时，塌落度为135mm，7天强度为28.8MPa，28天强度为36.1MPa；当石粉含量9%时，塌落度为140mm，7天强度为29.6MPa，28天强度为37.2MPa；当石粉含量11%时，塌落度为125mm，7天强度为20.7MPa，28天强度为39.1MPa；当石粉含量13%时，塌落度为115mm，7天强度为32.9MPa，28天强度为41.5MPa。从中可以看出,石粉含量在13%以内时,随着石粉含量的逐渐增大,混凝土的7d、28d抗压强度亦逐渐增大,这与此次使用的人工砂的堆积密度随石粉含最增大附增大的规律相一致
3试验结论
1）人工砂中含有适量的石粉,可以弥补由于人工砂粗糙和棱角较多而导致混凝土工作性较差的不利影响，但石粉含量并非越高越好，随着石粉含量的增加,人工砂的细度模数呈下降趋势,当石粉含量小于18%时，,石粉使人工砂的堆积密度增大,空隙率减小;当石粉含量大于18%时,随着石粉含量的继续增加,人工砂堆积密度减小,空隙率增大。
2）在人工砂石粉含量不大于13%时,随着的拌石粉含量的增大,可以改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土的抗压强度。在配置中低强度等级混凝土时,将人工砂中石粉含量控制在13%以内,混凝土的拌合物性能及抗压强度是能够得到保证的。
参考文献
[01] GB/T14685-2001.建筑用卵石、碎石[S].
[02] GB/T50080-2002.普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].
[03] GB/T50081-2002.普通混凝土力学性能试验方法标准[S].