机制砂石粉含量对混凝土性能影响试验研究

机制砂石粉含量对混凝土性能影响试验研究

作者：周伟

来源：《卷宗》2020年第01期

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摘 要：近年来，由于建设力度的持续加大，我国建筑材料资源存在地域性紧张，天然砂石材料供应紧张，人工机制砂的使用成为必然趋势。机制砂由于其生产工艺原因，带有一定量的石粉，石粉对混凝土的性能产生一定的影响。为更好地使用机制砂，选择6种不同石粉掺量，对C30机制砂混凝土的工作性能和力学性能进行试验研究，分析石粉含量对机制砂混凝土性能的影响。结果表明，适量的石粉能够提高混凝土的坍落度和扩展度，改善机制砂混凝土的粘聚性和保水性;随着石粉掺量的提升，机制砂混凝土的7d抗压强度和28d抗压强度呈现先上升后下降的规律;石粉掺量为9%时，机制砂混凝土的工作性能和力学性能最佳。 关键词：石粉;机制砂;混凝土;工作性能;力学性能

改革开放以来，我国经济飞速发展，基础建设的步伐同样稳步提升，交通作为全国经济发展的根本，得到了迅猛发展。如此庞大的建设力度，在有效提升国民生活质量的同时，也消耗了大量的资源。近年建筑行业用砂、石、水泥等原材料价格频频突破上限，天然资源紧缺不断给基础建设行业敲响警钟。由于全国各地纷纷限制河沙的开采，天然砂远远无法满足如今工程建设的需要，因此采用机制砂替代天然砂是一个必然的趋势。

机制砂由岩石经过破碎、筛分等一系列工艺生产而来，生产过程中产生大量的石粉，石粉颗粒细小，其对混凝土的性能将会产生影响。周大庆等[1]对石粉在混凝土中的工作机理进行研究，发现石粉能够使得混凝土过渡界面区更加密实，对混凝土的强度发展有着一定的积极作用。李北星等[2]通过研究石粉对混凝土性能产生的影响发现，石粉能够提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能，但对混凝土的抗冻性能有着不利影响。曹盛明等[3]对机制砂混凝土配合比进行优化设计，研究发现在机制砂混凝土中，使用石粉替代部分水泥，并加入矿粉和硅灰，能够提

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高混凝土性能。范德科等[4]通过研究发现，适量的石粉能够改善混凝土和易性，提高混凝土强度，但石粉含量过高对混凝土和易性不利。王雨利等[5]认为，随着石粉含量的提高，中低强度混凝土的工作性能和力学性能先提高后降低，石粉含量存在一个最佳值。

为了进一步了解石粉含量对机制砂混凝土性能的影响，本文通过试验进行了研究，为机制砂的工程应用提供一定的理论依据。 1 原材料 1.1 水泥

本文所用水泥为海螺牌P.O42.5R型，其基本性能指标见表1。 1.2 骨料

选用机制砂作为混凝土细骨料，机制砂来自贵州省某高速公路项目周边制砂厂，粒径为0～5mm，各项物理性能指标见表2。

选用5～25mm粒径的连续级配碎石作为粗骨料，各项物理性能指标见表3。 试验用石粉颗粒低于75μm含量大于75%。 2 石粉含量对机制砂混凝土性能影响试验研究 2.1 石粉含量对混凝土工作性能的影响

本文混凝土配合比设计强度等级为C30，不掺粉煤灰，试验前，将机制砂清洗晒干，去除自带石粉。选取石粉掺量分别为0%、3%、6%、9%、12%、15%掺入混凝土中，研究石粉对混凝土工作性能的影响。测试不同石粉掺量下，新拌混凝土的坍落度和扩展度，并观察其粘聚性和保水性，试验结果见表4。

由图1可知，随着混凝土中石粉含量的不断提升，混凝土坍落度和扩展度均先增大后减小，混凝土的粘聚性和保水性不断提高，石粉掺量为9%时，混凝土坍落度和扩展度达到最大值。这是由于机制砂与天然砂不同，机制砂表面粗糙，有棱角，对新拌混凝土的和易性产生不利影响，掺入适量的石粉后，混凝土中浆体增多，减少机制砂之间摩擦，故而提高混凝土的坍落度和扩展度。而当掺入过量的石粉时，混凝土中浆体稠度太大，浆体的流动度迅速减小，影响混凝土的坍落度和扩展度。

2.2 石粉含量对混凝土力学性能的影响

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测试不同石粉掺量的机制砂混凝土7d、28d立方体抗压强度，分析石粉掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响，试验结果见表5。

由表5可知，随着石粉掺量的不断提升，机制砂混凝土的7d、28d抗压强度先提高后降低，石粉摻量为9%时，混凝土抗压强度最高，7d抗压强度达到31.7MPa，28d抗压强度达到38.9MPa。随着石粉的掺入，混凝土中浆体增多，浆体稠度增大，而且掺入的石粉能够有效填充浆砂和浆石界面中的孔洞，使得界面更加密实，因而混凝土的强度得到提高。当石粉掺量过高，混凝土拌和过程中用水量未提高，拌和不充分，可能导致混凝土中产生较多孔洞，影响其强度。 3 结论

适量的石粉能够提高机制砂混凝土的坍落度和扩展度，提高其粘聚性和保水性，石粉含量过高对混凝土和易性会产生不利影响。石粉掺量为9%时，机制砂混凝土坍落度和扩展度最大。

随着石粉掺量的提升，机制砂混凝土的7d抗压强度和28d抗压强度变化趋势一致，均呈现先上升后下降的规律。石粉掺量为9%时，混凝土抗压强度达到最高。 针对混凝土的工作性能和力学性能，机制砂混凝土最佳石粉含量为9%。 参考文献

[1]周大庆，张道友，赵华耕，周明凯，田建平.机制砂高性能混凝土配合比设计的研究[J].国外建材科技，2005（03）：20-23.

[2]李北星，周明凯.石灰岩机制砂中石粉作掺合料对混凝土工作性和强度的影响[J].公路，2007（12）：141-145.

[3]曹盛明.高性能机制砂混凝土的性能及应用技术研究[D].重庆交通大学，2008.

[4]范德科，马强，周宗辉，单立福，孔凡胜，王忠浩.石粉对机制砂混凝土性能的影响[J].硅酸盐通报，2016，35（03）：913-917.

[5]王雨利，王卫东，周明凯，李北星，刘素霞.中低强度机制砂混凝土石粉含量确定的研究[J].土木建筑与环境工程，2012，34（05）：154-158. 作者简介

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周伟（1982-），男，汉族，江苏淮安人，大专，中级工程师，江苏省苏信工程咨询有限公司工地试验室主任，主要从事道路桥梁工作。