论石粉对机制砂混凝土性能的影响

文摘 2025-01-03 07:01 河南

0 引言

近年来，机制砂在混凝土细集料中的占比已达到70%以上，分为湿法生产工艺和干法生产工艺。湿法生产的机制砂石粉含量稳定，多数在5%以下，对混凝土性能波动影响较小，但不利于环境保护，矿产资源利用率低。干法生产的机制砂石粉含量大，可达3%～15%，部分未安装加湿搅拌装置的生产线所产机制砂石粉含量波动大，对混凝土拌和物性能影响较大，但该生产工艺不产生水污染，矿产资源利用率高，是机制砂加工生产的发展趋势。现有石粉对机制砂质量或对机制砂混凝土性能影响的研究，多数集中在单一性能研究，且开展石粉含量对机制砂混凝土耐久性能的研究较少，本文从工程应用角度出发，开展了石粉含量对机制砂混凝土拌和性能、力学性能及耐久性能的研究。

1 原材料及配合比

1.1 原材料

试验用原材料及性能包括：水泥，P·O 42.5硅酸盐水泥，比表面积348m²/kg，28d抗压强度50.2MPa；粉煤灰，Ⅰ级，细度8%，需水量比94%，烧失量3.1%；磨细矿渣粉，S95级，28d活性指数98%；细集料，干法生产机制砂，Ⅱ类砂，通过内掺石粉，石粉含量分别为4%、7%、10%、13%、16%，亚甲蓝值为0.7～1.2，细度模数为2.7～3；粗集料，5mm～25mm连续级配；外加剂，聚羧酸高性能减水剂，减水率为27%（1%掺量）。

1.2 混凝土配合比

研究以工程中常用的C30、C40两个标号的混凝土配合比为基础，设计坍落度180mm～220mm，采用5种不同石粉含量的机制砂分别设计5个配合比，因石粉对外加剂有一定的吸附作用，能够降低混凝土的坍落度，可通过增加外加剂的用量调节混凝土坍落度。为保证所设计的机制砂混凝土能应用到工程施工中，在试拌过程中通过调节外加剂用量，保证混凝土坍落度达到180mm～220mm的设计要求，配合比设计详细数据如表1所示。

1.3 拌制混凝土

采用试验室内的双卧轴混凝土搅拌机生产机制砂混凝土拌和物，所有试验用拌和物及各种试件均采用同一批次原材料搅拌生产，为保证混凝土的均一性，每次搅拌生产数量不少于40L。

2 机制砂石粉含量对混凝土拌和物性能的影响

依据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016检测混凝土的拌和性能，包括坍落度及1h坍落度经时损失，倒置坍落度筒排空时间、泌水率，检测结果如表2所示。

通过试验表明，机制砂石粉含量的变化对混凝土1h坍落度经时损失、泌水率基本没有影响，但有利于低标号混凝土的保水性能；机制砂石粉含量的变化对混凝土的黏聚性有较大影响，碎石石粉含量的增加对混凝土倒置坍落度筒排空时间有很大程度的提升，在工程应用中表现出的现象不利于混凝土流动和振捣。当生产低标号混凝土时，较大的石粉含量能弥补低胶凝材料带来的混凝土黏聚性差的不利现象，可以改善混凝土的工作性能，因此在利用机制砂生产混凝土时，根据施工部位、施工器具、工作环境等综合因素考虑采用何种石粉含量的机制砂，低标号混凝土可采用石粉含量7%～13%的机制砂，基桩混凝土、高标号混凝土宜采用石粉含量4%～10%的机制砂。

3 机制砂石粉含量对混凝土力学性能的影响

依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2019制作尺寸为150mm的立方体抗压强度试件，在标准养护室中分别养护至7d、28d、56d龄期进行抗压强度试验，结果如图1和图2所示。

试验研究表明，随机制砂石粉含量的增加，不同龄期的混凝土抗压强度均呈现先增加后降低的变化趋势，当石粉含量处于10%～13%之间，混凝土抗压强度达到最大值。机制砂干法生产工艺产生的石粉，颗粒细度分布广泛且连续，50%以上的石粉比表面积达到了400m²/kg，在水泥与矿渣粉细度之间，有助于提升混凝土密实度，在一定程度上提高了混凝土抗压强度。另有研究表明，机制砂中石粉的存在，有助于水泥在水化过程中产生水化铁铝酸钙凝胶，这种凝胶成分会随石粉含量的增加呈现先增长后降低的变化趋势，当石粉含量达到10%时，水化铁铝酸钙凝胶数量最多，混凝土强度最高。因此，在应用机制砂生产混凝土时，石粉含量控制在10%～13%能达到最佳的抗压强度。

4 机制砂石粉含量对混凝土耐久性能的影响

依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009制作C30混凝土抗冻试件、C30及C40混凝土抗硫酸盐侵蚀试件、C30及C40混凝土抗氯盐侵蚀试件，分别开展快速冻融试验、抗硫酸盐侵蚀试验、抗氯离子渗透试验。

4.1 抗冻性能

将C30混凝土抗冻试件在标准养护室中养护24d，浸泡4d后，进行快速冻融试验，及200个快速冻融循环试验，其抗冻耐久性系数试验结果如图3所示。

结果表明，随着机制砂石粉含量的增加，混凝土抗冻性能基本无变化，因此，试配出的抗冻机制砂混凝土与天然砂混凝土相同，主要通过调节混凝土含气量试配不同抗冻性能的配合比。其他研究结果表明，含气量是影响混凝土抗冻性能的最主要因素。因此，在试配抗冻混凝土时，无须着重考虑机制砂石粉含量。

4.2 抗硫酸盐侵蚀性能

将C30及C40混凝土抗硫酸盐侵蚀试件在标准养护室中养护至56d，经过120个干湿循环后进行抗压试验，其抗压强度耐蚀系数试验结果如图4所示。

结果表明，随着机制砂石粉含量的增加，混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有一定程度的增加，且低标号混凝土较高标号混凝土增长幅度更大。这是由于石粉颗粒具有一定的活性，且活性较低，随着混凝土的龄期增长，其缓慢水化形成更多的水化铁铝酸钙凝胶，从而填充混凝土后期因失水产生的孔隙，阻断硫酸盐进入混凝土内部的通道，降低其侵蚀破坏；另有研究表明，机制砂中的石粉可改善混凝土孔径分布，大幅增加20 nm～50 nm的无害孔隙，并减少大于200nm的有害孔隙，从而提升混凝土的密实度。处于硫酸盐侵蚀环境的混凝土工程，可采用较高石粉含量的机制砂生产混凝土，起到较好的抗硫酸盐侵蚀性能。

4.3 抗氯离子渗透性能

将C30及C40混凝土抗氯盐侵蚀试件在标准养护室中养护至56d，进行氯离子迁移系数试验，其氯离子迁移系数试验结果见图5所示。

结果表明，随着机制砂石粉含量的增加，混凝土氯离子迁移系数有大幅度降低，混凝土抗氯盐侵蚀性能则有大幅度提升，且低标号混凝土较高标号混凝土抗氯盐侵蚀性能增加幅度更加明显。这是因为无论从物理层面分析的石粉填充效应，还是从化学层面分析的石粉持续参加水泥水化反应产生的水化铁铝酸钙凝胶，均能堵塞混凝土孔隙而增加混凝土密实度，阻止氯离子迁移。尤其在低标号混凝土中，石粉可充当一部分胶凝材料，降低混凝土水胶比，提高混凝土的抗氯盐侵蚀性能。处于氯盐侵蚀环境的混凝土工程，可采用较高石粉含量的机制砂生产混凝土，能起到较好的抗氯盐侵蚀性能。

5 结论

（1）机制砂石粉含量对混凝土黏聚性有较大影响，随着石粉含量的增加，混凝土黏聚性逐渐增大。在工程应用中，低标号混凝土可采用石粉含量7%～13%的机制砂，以弥补低胶凝材料混凝土黏聚性差的问题，基桩混凝土、高标号混凝土宜采用石粉含量4%～10%的机制砂，适当降低混凝土黏度。

（2）机制砂石粉含量对混凝土的抗压强度有较小幅度影响，随着石粉含量的增加，混凝土抗压强度呈现先增长后降低的趋势，石粉含量在10%～13%时达到最佳的抗压强度。

（3）机制砂石粉含量对混凝土的耐久性能影响不一，对混凝土抗冻性能基本无影响；石粉含量的增加，对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有较小幅度的影响，混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有较小幅度的增长；随着石粉含量的增加，混凝土抗硫酸盐侵蚀性能会大幅提升，且低标号混凝土较高标号混凝土抗氯盐侵蚀性能增加幅度更加明显。

综上述说，配置加湿搅拌装置的干法生产工艺所产机制砂，适用于高性能混凝土生产，石粉含量控制在6%～10%之间，配置低标号混凝土及高耐久性混凝土时石粉含量可接近10%上限，配置高标混凝土时，石粉含量宜接近6%下限。

砼话

“砼话”——分享混凝土知识，做混凝土技术人员的朋友，每天七点更新！您的关注，是最大的支持和鼓励！

最新文章

如何鉴别和处理混凝土冻害

好的混凝土像八宝粥

机制砂 MB值及石粉含量对混凝土性能的影响研究

砂石含泥量对混凝土抗压强度的影响

某厂房混凝土柱柱根补强加固工艺的应用与研究

矿物掺合料对混凝土抗渗性研究进展与展望

C50机制砂高性能混凝土T梁张拉可靠性研究

施工单位配合是保障冬期施工质量的关键

预拌混凝土质量控制管理制度

冬期施工中混凝土的早期受冻需重视

粗骨料粒径对C80 混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响探讨

不同条件下水工混凝土抗压及抗拉强度

机制砂混凝土在风机基础中应用研究

环境因素对碳化后混凝土抗压强度影响的研究

从伤心到高危再谈湖南拓宇冤案的形成和行业监管的建议

水胶比和砂率对机制砂混凝土性能的影响分析

C80超高层泵送混凝土关键技术研究

复合防冻剂制备及其应用研究

混凝土裂缝通病的成因及防治

混凝土生产中掺合料的应用分析

令混凝土技术人员心酸的事

如何使用细砂配制混凝土

商品混凝土试验室中配合比设计与性能研究

降黏剂对C80混凝土性能影响的研究

亚热带地区砂石料不稳定情况下泵送混凝土试拌问题分析

建筑施工技术中的混凝土浇筑技巧探讨

写给混凝土施工单位的冬期施工提醒

原材料对预拌混凝土性能的影响及质量控制要点

C55自密实混凝土物理力学性能影响因素研究

特细砂混凝土配合比优化设计探讨

基于高性能混凝土配合比力学性能及抗裂性能研究

透水混凝土配合比设计及水灰比影响探究

论石粉对机制砂混凝土性能的影响

不能忽视对混凝土骨料质量的控制

提高粉煤灰检测准确性时应注意哪些？

探讨预拌混凝土生产企业试验室管理要点

负温环境下防冻剂和保温材料对混凝土受冻临界强度的影响

地下通道侧墙结构早期裂缝控制技术研究

建筑工程质量检测中的混凝土强度检测技术分析

不同岩性粗骨料对二级配常态混凝土性能影响试验研究

质量负责人和技术负责人的区别两者到底负责什么？

机制砂配制混凝土的几个误区你都了解吗？

等28d抗压强度条件下粉煤灰和矿渣对C50混凝土后期性能的影响

防辐射C35大体积混凝土配合比设计与施工

粉煤灰微珠在C70、C80混凝土中的试验及应用

高性能减水剂和高效减水剂对混凝土性能影响的对比分析

大体积混凝土温度裂缝控制技术研究

砼人，过去的一年你还好吗？

预拌混凝土企业试验室管理

铁路工程混凝土防冻剂研究现状与问题探讨

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉