機(jī)制砂石粉含量對自密實(shí)混凝土性能的影響

解 嵩

（德州潤德混凝土有限公司）

前言

機(jī)制砂是指由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖的顆粒[1]。采用機(jī)制砂配制自密實(shí)混凝土能保證混凝土良好密實(shí)，無需振搗，能提高施工效率，縮短施工工期，降低施工成本的同時(shí)，保證施工質(zhì)量，還可以改善施工環(huán)境和安全性，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義[2]。

機(jī)制砂生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生石粉，適量的石粉可以改善混凝土拌合物粘聚性、保水性，提高混凝土界面性能，優(yōu)化混凝土顆粒級(jí)配，提高混凝土密實(shí)性，進(jìn)而改善混凝土綜合性能[3～5]。本文通過研究機(jī)制砂中不同的石粉含量對C40自密實(shí)混凝土的工作性能、力學(xué)性能和抗?jié)B性能的影響，得出了一系列結(jié)論。

1 原材料、試驗(yàn)配合比及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）水泥：試驗(yàn)所用水泥為故城山水水泥有限公司出產(chǎn)的P.O.42.5水泥，其化學(xué)成分及物理力學(xué)性能見表1。

表1 水泥化學(xué)成分及物理性能

（2）粉煤灰：選用山東華能德州電力實(shí)業(yè)公司出產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，其性能見表2。

表2 粉煤灰性能

（3）粗骨料：級(jí)配合理，含泥量小于2%，泥塊含量小于0.5%。

（4）細(xì)骨料：濟(jì)南章丘出廠的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為2.7～3.0，石粉含量為7～11%，MB值為 0.2。

（5）減水劑：選用西卡外加劑出產(chǎn)的減水劑，減水率為30%。

（6）水：飲用水。

1.2 試驗(yàn)配合比

確定C40自密實(shí)混凝土試驗(yàn)用配合比，如表3所示。

表3 C40自密實(shí)混凝土基準(zhǔn)配合比（kg）

1.3 試驗(yàn)方法

進(jìn)行C40自密實(shí)混凝土試驗(yàn)，通過調(diào)整減水劑用量使混凝土出機(jī)坍落度一致，然后進(jìn)行試驗(yàn)觀測，混凝土試件成型24h后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至相應(yīng)齡期測試其抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能。本次試驗(yàn)采用坍落度和坍落擴(kuò)展度來檢測自密實(shí)混凝土流動(dòng)性和填充性，采用倒坍落度筒流出時(shí)間檢驗(yàn)自密實(shí)混凝土穩(wěn)定性等性能，采用J環(huán)擴(kuò)展度檢驗(yàn)混凝土間隙通過性；采用NEL法測試檢驗(yàn)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 石粉含量對自密實(shí)混凝土工作性能影響

本文通過調(diào)整減水劑摻量，保證不同石粉含量的自密實(shí)混凝土具有相同的初始坍落度，然后研究了不同石粉含量對C40自密實(shí)混凝土拌合物工作性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同石粉含量對C40自密實(shí)混凝土工作性能的影響

T-拌合物初始坍落度；K-拌合物初始坍落擴(kuò)展度；T1-拌合物倒坍落度筒流出時(shí)間。

由表4可知：隨著石粉含量的增加，拌合物的包裹性越來越好，但是拌合物黏度逐漸增大，流速減慢。不含石粉的機(jī)制砂配制的自密實(shí)混凝土出機(jī)擴(kuò)展度不如石粉含量5%機(jī)制砂混凝土擴(kuò)展度，間隙通過性低；但石粉含量超過10%的機(jī)制砂混凝土間隙通過性更差，說明少量的石粉可以提高改善混凝土工作狀態(tài)，但石粉含量不宜過大。這是因?yàn)槭鄣膿饺?，增加了水泥漿體的含量，提高了混凝土的粘聚性和包裹性；石粉還起到微珠作用，減少了骨料之間的摩擦，從而改善了混凝土的和易性。

2.2 石粉含量對自密實(shí)混凝土力學(xué)性能影響

在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，分別測試了4種機(jī)砂石粉含量下混凝土7d、28d的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表5所示。

表5 不同石粉含量對C40自密實(shí)混凝土力學(xué)性能的影響

從表5可以得知：機(jī)制砂石粉含量對混凝土早期抗壓強(qiáng)度是不利的。這是因?yàn)槭鄣膿饺?，?dǎo)致一部分水吸附在石粉顆粒表面，降低了水泥顆粒與水的接觸，從而導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度降低。隨著機(jī)制砂石粉含量的增加，混凝土后期抗壓強(qiáng)度逐漸提高。這是因?yàn)槭奂?xì)度小，能夠填充混凝土內(nèi)部的小孔隙，從而提高混凝土密實(shí)性，有效提高混凝土抗壓強(qiáng)度；另外，石粉的主要成分為碳酸鈣，碳酸鈣在水泥水化中具有一定的晶核效應(yīng)，能夠加快C3S的水化，從而對混凝土強(qiáng)度的發(fā)展起到輔助作用。

2.3 石粉含量對自密實(shí)混凝土抗?jié)B性能影響

采用氯離子擴(kuò)散系數(shù)測試了機(jī)制砂中不同石粉含量對28d齡期C40自密實(shí)抗?jié)B性能的影響，結(jié)果如表6所示。

表6 石粉含量對自密實(shí)混凝土抗?jié)B性能的影響

從表6可看出：隨著石粉含量的逐漸增加，混凝土的抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)逐漸增高。這是因?yàn)槭厶畛淞嘶炷林械男】紫?，提高了混凝土的致密性，與上文中的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)吻合。

3 結(jié)論

（1）機(jī)制砂中石粉含量超過5%時(shí)，自密實(shí)混凝土的坍落度無明顯變化，自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度會(huì)明顯降低，混凝土粘聚性會(huì)增大，混凝土的工作性能大大減弱。

（2）隨著機(jī)制砂中石粉含量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度亦隨之增高。

（3）隨著機(jī)制砂中石粉含量的增加，混凝土的抗?jié)B性能亦隨之增高。

考慮到機(jī)制砂石粉含量對自密實(shí)混凝土工作性能、力學(xué)性能和抗?jié)B性能的綜合影響，機(jī)制砂在進(jìn)場驗(yàn)收時(shí)，石粉含量要控制在5%以內(nèi)。