张良程
长沙铜官南方新材料科技有限公司中煌分公司 410000
摘要：为了改善机制砂混凝土性能，本文选取膨润土和矿粉作为外掺料，探究不同掺料不同掺量条件下抗压强度及其易和星的变化情况。其中，矿粉掺加试验设置为0、5%、10%、15%，共计4组试验。试验结果显示，矿粉添加有利于混凝土性能的改善，最佳掺量为10%。另外，膨润土不适合掺入机制砂中。
关键词：膨润土；外掺料；矿粉；机制砂混凝土
近年来，我国建筑领域发展迅速，加大了建筑砂的用量需求。河沙作为建筑砂的重要原料，资源有限，属于不可再生资源，并且开采过程中容易对环境造成污染。与河沙相比，机制砂对环境影响较少，符合资源利用率提升要求。如果可以用机制砂代替河沙，便可以解决建筑砂使用问题。由于机制砂自身性能无法满足混凝土性能制备需求，所以需要添加一些外掺料。本文尝试选取矿粉和膨润土作为外掺料，探究不同掺加方案下混凝土性能变化特点。
一、试验设计
1、试验材料与测试工具
（1）试验材料
本次试验涉及到的主要材料及性能参数为：1）水泥。型号为P.O42.5，该材料的3d龄期下的抗压强度和抗折强度分别为25.9MPa、4.8MPa；28d龄期下的抗压强度和抗折强度分别为51.7MPa、7.7MPa。2）细骨料。材料表观密度为2714kg/m3；粒径级别为II类；MB为0.8；材料中石粉含量为3.9%；细度模数为2.5。3）粗骨料。骨料类型II类；碎石材料，粒径范围为15～25mm的材料占据总碎石材料的比例为60%，粒径范围为5～15mm的材料占据总碎石材料的比例为40%。4）膨润土。膨胀倍数在10倍以上；粒度大小为200目；该材料属于钠基膨润土。5）矿粉。烧失量大小为2.87%；比表面积大小为408m2/kg；材料中含SiO2的比例为35.21%。6）粉煤灰。材料等级为II级，其中含有SiO2的比例为50.98%。7）水。采用自来水作为原料。8）减水剂。选取聚羧酸减水剂作为试验材料，对应的减水率为30%。
（2）测试工具
本次试验测试分析，利用全自动压力试验机对混凝土的抗压强度进行测试。其中，设备的型号为WHY-3000。其它性能指标测试，严格按照混凝土力学性能方法标准，合理选取测试设备，根据测试需求确定测试工具型号。
2、试验方法
（1）矿粉外掺影响下混凝土性能变化试验：以矿粉作为变量，设置4组试验，矿粉掺量和其它材料掺量见表1。观察不同材料配备方案下的混凝土各项性能变化。
（2）膨润土外掺影响下混凝土性能变化试验：以膨润土作为变量，设置4组试验，矿粉掺量和其它材料掺量见表2。观察不同材料配备方案下的混凝土各项性能变化。
二、试验结果分析
1、不同掺量矿粉的外掺对机制砂混凝土性能的影响
按照试验方法，分别向机制砂材料中掺加不同比例的矿粉，分别测试不同掺量条件下的混凝土性能数值。其中，矿粉掺量设置为0%、5%、10%、15%，展开5组性能测试试验。减水剂、水、石粉、粉煤灰4种材料用量保持不变，用量分别为2.2kg/m3、170.9kg/m3、134kg/m3、58kg/m3。碎石、机制砂、水泥3种材料用量随着石粉掺量的增加而减少。本次测试以混凝土扩展度、离析、坍落度、泌水、粘聚性、抗压强度作为测试指标，测试统计结果如表1所示。
表1 不同掺量矿粉的外掺对机制砂混凝土性能影响测试结果
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观察表1中性能测试结果可知，随着矿粉掺量的增加，混凝土的扩展度、坍落度两项指标数值逐渐变大，并且呈现出继续增加的变化趋势。在此过程中，混凝土不存在离析和泌水情况，抗压强度出现先增加后减小的变化趋势。其中，矿粉掺量为10%条件下，混凝土的抗压强度达到最大，数值为28.1MPa，粘聚性自掺量达到5%后，从一般提升至良好等级。综合各项指标，石粉的最佳掺量为10%。
2、不同掺量膨润土的外掺对机制砂混凝土性能的影响
以膨润土作为试验变量，测试不同掺量条件下的混凝土性能影响情况。其中，膨润土掺量设置为0%、2%、4%、5%，展开4组性能测试试验。减水剂、水、石粉、粉煤灰4种材料用量保持不变，用量分别为2.2kg/m3、170.9kg/m3、134kg/m3、117kg/m3。碎石、机制砂水泥3种材料用量随着膨润土掺量的增加而减少。本次测试以混凝土扩展度、离析、坍落度、泌水、粘聚性、抗压强度作为测试指标，测试统计结果如表2所示。
表2不同掺量膨润土的外掺对机制砂混凝土性能影响测试结果
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表2中测试结果显示，随着膨润土掺量的增加，混凝土抗压强度、坍落度、扩展度3项指标数据逐渐减小，当掺量达到4%时，出现了轻微离析，粘聚性从良好下降至一般等级。按照当前的变化趋势，如果继续掺加膨润土，混凝土的各项性能指标将继续下降，同时粘聚性也有可能出现下降情况，离析程度更加严重。因此，从整体来看，向机制砂中添加膨润土，不利于混凝土性能的改善。
综上测试分析，机制砂混凝土性能受膨润土和矿粉掺加的影响较大，前者材料的添加，不利于混凝土性能的改善，不可以作为替换部分机制砂材料，后者材料的添加，对混凝土性能的改善帮助较大，建议按照10%左右比例掺加矿粉。考虑到工程施工基本条件不同，可能会对矿粉掺量最佳含量有所影响，建议在大面积施工之前，划分试验区域。在此区域内组织混凝土制备和施工试验，观察不同矿粉产量条件下的施工质量，最终确定最佳矿粉掺量，从而为混凝土性能提供保障。
总结
本文针对机制砂为主要材料的混凝土性能改善问题展开探究，选取膨润土和矿粉作为外掺材料，向机制砂中分别掺加不同掺量的材料。试验结果显示，膨润土的掺加，并没有改善机制砂混凝土性能，反而出现了下降情况。矿粉的掺加，有利于混凝土性能的改善，最佳矿粉掺量为10%。通过本文内容的研究，可以为混凝土制备方法探究奠定基础。
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