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混凝土用机制砂最佳石粉含量试验研究

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：朱晓娟张利平王冀忠

[导读]

        中国水利水电第三工程局有限公司陕西省西安市 710024
        关键词：机制砂；石粉含量；混凝土性能
        1前言
        随着天然砂的日益匮乏，机制砂作为混凝土细骨料应用越来越广泛，机制砂中石粉含量对混凝土性能有显著影响，通过改变机制砂石粉含量，研究机制砂中石粉对混凝土性能的影响，以及砂中石粉（小于0.08mm）做为掺合料的应用。
        2 原材料试验成果
        2.1水泥粉煤灰
        采用几内亚Ciment de Guinée公司生产的CDG CEMI 42.5硅酸盐水泥，各项物理、力学性能均满足规范要求。采用中国生产的莱州粉煤灰，结果满足Ⅱ级灰标准标准要求。
        2.2细骨料
        试验采用辉绿岩生产的人工砂，配制不同石粉含量采用了把原状砂投入0.16mm筛用水冲洗，直至冲洗筛下清澈为止，基本将小于0.16mm的石粉洗除干净，然后将水洗砂和水洗后石粉分别收集，最后将水洗人工砂与水洗后石粉按一定比例混合，就能配制不同石粉含量的人工砂。
        水洗后人工砂检验结果见表2-2-1，配制的不同石粉含量砂颗粒级配检验结果见表2-2-2。
        表2-2-1                         水洗后人工砂检验结果

表2-2-2 人工砂检验结果

        2.4粗骨料
        试验采用辉绿岩加工的人工粗骨料，检验结果均满足规范要求。
        2.5外加剂
        外加剂使用奈系缓凝高效减水剂和引气剂，依据外加剂相关规范进行检验。检验结果所检各项指标满足标准要求。
        2.6石粉
        系统石粉为通过使用0.16mm筛子湿筛法从砂石系统砂料获取的石粉（以下简称系统石粉），检测结果见表2-6-1。
        表2-6-1                       系统石粉检验结果

        3．混凝土试验结果
        通过水洗后砂和水洗出石粉配制成砂中石粉含量为10%、13%、16%、19%、22%、25%的人工砂，研究常态混凝土和碾压混凝土（掺粉煤灰）的性能影响；配制成砂中石粉含量为16%、19%、22%、25%、28%、31%的人工砂，研究碾压混凝土（掺部分石粉掺合料）的性能影响。
        试验采用固定胶材总量，碾压混凝土分别采用水泥+粉煤灰=69+104=173kg/m3和水泥+粉煤灰=79+44=123kg/m3，通过调整用水量和引气剂掺量，使碾压混凝土Vc值控制在0s～5s，含气量控制在3.0%～5.0%。常态混凝土采用水泥+粉煤灰=182+78=260kg/m3，通过调整用水量和引气剂掺量，使常态混凝土坍落度控制在50 mm ~70mm，含气量均控制在3.0%～5.0%。
        试验通过混凝土单位用水量、拌和物和易性、混凝土强度及其它性能试验结果综合考虑确定砂中最佳石粉含量。
        混凝土拌和物试验结果见表3.1-1、表3.1-2及图3-1、图3-2，强度及抗渗试验见表3.1-3、表3.1-4、表3.1-5及图3-3、图3-4，干缩试验见表3.1-6及图3-5、图3-6、图3-7。
        表3.1-1                        常态混凝土拌和物性能检验结果

表3.1-2 碾压混凝土拌和物性能检验结果

        图3-1

        图3-2
        从表4.1-1、表4.1-2及图4-1、图4-2可以看出，随着砂中石粉含量的增加混凝土单位用水量随之增加，砂中石粉含量每增加1%混凝土单位用水量增加1 kg/m3~2kg/m3，在保持混凝土含气量一定条件下，随着石粉含量的增加，混凝土用引气剂用量相应增加。
        表3.1-3                         常态混凝土强度试验结果

表3.1-4 碾压混凝土强度试验结果

        图3-3

        图3-4
        从表4.1-3、表4.1-4及图4-3、图4-4可以看出，在水泥和粉煤灰用量不变的条件下，砂中石粉含量对混凝土抗压强度有一定影响，随着石粉含量增减而变化，常态混凝土砂中石粉含量在13%时混凝土抗压强度最大（33.2MPa）。碾压混凝土在水泥+粉煤灰=69+104=173kg/m3时，砂中石粉含量在19%时混凝土抗压强度最大（21.6 MPa），在水泥+粉煤灰=79+44=123kg/m3时，砂中石粉含量在25%时混凝土抗压强度最大（18.8 MPa）。
        表3.1-5                         混凝土抗渗试验结果

        从表3.1-5可以看出，混凝土砂中石粉含量的变化对混凝土抗渗结果影响不大，试验结果均能满足抗渗等级要求。
        表3.1-6                         混凝土干缩试验结果

        图3-5常态混凝土干缩图

        图3-6碾压混凝土全掺粉煤灰干缩图

        图3-7碾压混凝土掺部分石粉掺合料干缩图
        从3.1-6及图3-5、图4-6、图3-7可以看出，随着混凝土砂中石粉含量的增加，混凝土干缩率随之增大。
        4.通过本次试验可以得出以下结论：
        1、混凝土砂中石粉含量增加，混凝土达到相同工作度和含气量时混凝土用水量和引气剂用量增加。
        2、常态混凝土在水泥和粉煤灰用量不变的条件下，砂中石粉含量在13.0%左右时，混凝土各项性能均能满足设计及施工要求，混凝土抗压及劈拉强度最高。
        3、碾压混凝土在水泥+粉煤灰=69+104=173kg/m3时，砂中石粉含量在19.0%左右时；水泥+粉煤灰=79+44=123kg/m3时，砂中石粉含量在25%左右时，混凝土各项性能均能满足设计及施工要求，混凝土抗压强度及劈拉强度最高。
        4、在水泥和粉煤灰用量不变的条件下，砂中石粉含量的变化对混凝土抗渗性能影响不大，抗渗结果均能满足抗渗等级要求。
        5、在水泥和粉煤灰用量不变的条件下，混凝土干缩率随着砂中石粉含量的增加而增大。
        参考文献：
        [1]张新冉，邱文会，邱润泽.机制砂及机制砂混凝土应用与探讨[J].建材与装饰，2020，（18）：51-52.
        [2]吴溪.机制砂在混凝土配比中的应用[J].江西建材，2020，（5）：21-22.