機制砂石粉末對混凝土工作性能和抗壓強度的影響

鄭鑫，李煒珂，王軍，張建彬

（青島合匯混凝土工程有限公司，山東 青島 266102）

機制砂石粉末對混凝土工作性能和抗壓強度的影響

鄭鑫，李煒珂，王軍，張建彬

（青島合匯混凝土工程有限公司，山東 青島 266102）

本文研究了機制砂石粉末對混凝土拌合物工作性能和抗壓強度的影響。研究表明，機制砂石粉末可以應(yīng)用于混凝土中，可以改善混凝土的工作性能；單摻機制砂石粉末的效果最差，機制砂石粉末和礦粉復(fù)摻的效果最好。

機制砂；石粉；工作性能；抗壓強度

0 概述

隨著對混凝土生產(chǎn)工藝的深入研究，人們充分了解到粉煤灰、礦渣粉等礦物摻合料已經(jīng)成為混凝土生產(chǎn)中不可或缺的組成部分，他們能夠顯著改善混凝土的工作性能，提高混凝土強度，增加耐久性。

與此同時，隨著社會經(jīng)濟的進步，基礎(chǔ)建設(shè)也取得了迅猛發(fā)展，加之環(huán)境保護的要求和天然砂資源的匱乏，機制砂被越來越多的應(yīng)用于混凝土中。機制砂生產(chǎn)過程中不可避免的會產(chǎn)生大量的機制砂石粉末，隨著石粉末的積少成多，如不對其充分利用，必將會對環(huán)境造成污染，同時也是資源的浪費。國內(nèi)外已經(jīng)對擴大機制砂中石粉末含量的限制或利用石粉末作集料或摻合料進行了許多研究。

本文主要試驗了石粉末等量取代水泥或與粉煤灰或礦渣復(fù)摻對混凝土工作性能、抗壓強度的影響，探討了石粉末作為摻合料在混凝土中的使用價值。

1 試驗原材料與方法

1.1 試驗原材料

（1）水泥：冀東 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；

（2）粉煤灰：濰坊電廠 Ⅱ 級灰；

（3）礦粉：中礦宏遠 S95 礦粉和頤豐德 S95 礦粉；

（4）石粉末：機制砂生產(chǎn)中產(chǎn)生的石粉末，主要礦物組成是方解石；

（5）粗骨料：5～25 mm 連續(xù)級配花崗巖碎石，符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求；

（6）細骨料：符合 JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》要求的細度模數(shù)為 2.4 的中砂，含泥量為 2%。

水泥、粉煤灰、礦渣粉和石粉末的化學(xué)成分見表 1。

表 1 水泥、粉煤灰、礦渣粉和石粉末的主要化學(xué)成分 %

石粉末、粉煤灰和礦渣粉的性能指標(biāo)見表 2，其中石粉末性能指標(biāo)檢測參照執(zhí)行 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土的粉煤灰》規(guī)定。

1.2 試驗方法

按 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》和 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定進行混凝土拌合物和抗壓強度試驗。

表 2 石粉末、粉煤灰和礦渣粉的性能指標(biāo)

2 混凝土配合比的確定

本試驗針對常用的混凝土強度等級，采用了 C30 的混凝土進行試驗。參照以下原則設(shè)計配合比：

（1）用石粉末按 0%、10%、20%、30%、40% 的比例等量取代水泥試驗；

（2）以 Ⅱ 級粉煤灰取代 40% 的水泥，并用石粉末按0%、20%、40%、60%、80%、100% 的比例等量取代粉煤灰進行試驗；

（3）以 S95 級礦渣粉取代 40% 的水泥，并用石粉末按0%、20%、40%、60%、80%、100% 的比例等量取代礦渣粉進行試驗。試驗配合比如表 3 所示。

表 3 試驗用混凝土配合比

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 石粉末單摻對混凝土工作性和抗壓強度的影響

利用石粉末等量取代水泥，研究石粉末對混凝土工作性和抗壓強度的影響，試驗結(jié)果如表 4 和圖 1 所示。

分析表 4 數(shù)據(jù)可知，純水泥新拌混凝土的工作性能較差，粘聚性和保水性不好，出現(xiàn)泌水等現(xiàn)象，坍落度和擴展度損失大；加入石粉末后，上述情況得到有效改善，且隨摻量的增加各項工作性能均有效提高，即石粉末可提高混凝土的流動性、粘聚性，防止泌水，對保持坍落度和擴展度也有明顯的作用。

從表 4 和圖 1 可以看出，隨石粉末摻量的增加，混凝土強度逐漸降低，因此，過量摻加石粉末會嚴(yán)重影響混凝土強度。

表 4 石粉末對混凝土工作性和抗壓強度的影響

圖 1 石粉末取代量對混凝土強度的影響

3.2 石粉末與粉煤灰復(fù)摻對混凝土工作性和抗壓強度的影響

首先用 40% 粉煤灰等量取代水泥，然后用石粉末按一定比例等量取代粉煤灰，以此研究石粉末與粉煤灰復(fù)摻對混凝土工作性能和抗壓強度的影響，試驗結(jié)果如表 5 和圖 2 所示。

表 5 石粉末和粉煤灰復(fù)摻對混凝土工作性和抗壓強度的影響

分析表 5 數(shù)據(jù)可知，摻加粉煤灰有利于提高混凝土的工作性能，提高保水性，防止泌水，摻加粉煤灰的混凝土坍落度和擴展度損失小，且粘聚性大；使用石粉末逐漸取代粉煤灰后，隨取代量的增加，混凝土工作性能逐漸提高，即提高了流動度、降低了粘聚性、減少了坍落度和擴展度損失。

分析表 5 和圖 2 可以看出，隨石粉末取代量的增加，混凝土抗壓強度先增加后逐漸降低，當(dāng)石粉末取代量小于 80%時，石粉末與粉煤灰復(fù)摻的抗壓強度比單摻粉煤灰或單摻粉煤灰的都高。

綜合分析可知，石粉末與粉煤灰復(fù)摻有利于提高混凝土性能，比單摻粉煤灰和單摻石粉末效果更好，且石粉末與粉煤灰以 2:3 比例復(fù)摻時效果最佳。凝土抗壓強度逐漸降低。

圖 2 石粉末與粉煤灰復(fù)摻對混凝土抗壓強度的影響

表 6 石粉末和礦渣粉復(fù)摻對混凝土工作性和抗壓強度的影響

圖 3 石粉末與礦渣粉復(fù)摻對混凝土抗壓強度的影響

綜合分析，當(dāng)取代量在一定范圍內(nèi)時，石粉末和礦粉復(fù)摻配制的混凝土工作性能優(yōu)異，且混凝土強度滿足設(shè)計要求，對比試驗數(shù)據(jù)后可知，當(dāng)石粉末與礦粉以 2:3 比例復(fù)摻時效果最佳。

4 結(jié)論

（1）石粉末有利于提高新拌混凝土的工作性能，減少坍落度和擴展度損失；

（2）石粉末與粉煤灰復(fù)摻：復(fù)摻較石粉末單摻的混凝土工作性能更好，坍落度和擴展度損失更小，石粉末與粉煤灰的最佳復(fù)摻比例為 2:3；不足之處是混凝土強度較低，利用石粉末和粉煤灰復(fù)摻拌制混凝土?xí)r應(yīng)合理設(shè)計配合比，使混凝土強度滿足要求；

（3）石粉末與礦粉復(fù)摻：石粉末與礦粉復(fù)摻拌制的混凝土各項性能比單摻石粉末和石粉末與粉煤灰復(fù)摻拌制的混凝土都要好，工作性能更優(yōu)，且強度降低較慢，滿足使用要求，石粉末與礦粉的最佳復(fù)摻比例為 2:3。

（4）石粉末的摻加有利于提高混凝土的工作性能，降低混凝土成本，合理利用資源，具有巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。

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[通訊地址]青島市嶗山區(qū)沙子口街道彭家莊社區(qū)青島合匯混凝土工程有限公司 （266102）

The effect of manufactured sand Tpowder on concrete workability and compressive strength

Zheng Xin, Li Weike, Wang Jun, Zhang Jianbin
(Qingdao Hehui Concrete Engeering Co., Ltd., Shandong Qingdao 266102)

The effect of manufactured sand powder on concrete workability and compressive strength was studied in this paper. The results showed that, the manufactured sand powder can be applied to the concrete, and can improve the workaability of concrete. The effect of adding manufactured sand powder single is the worst, and adding the mixture of manufactured sand powder and slag powder is the best.

manufactured sand; stone powder; workability; compression strength

鄭鑫（1988—），男，山東青島膠州人，助工，從事商品混凝土技術(shù)研究。