機制砂中石粉含量對水泥混凝土強度的影響

魏小紅

(黑龍江省交投集團建設有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001)

1 機制砂里石粉的性質(zhì)及作用機理

雖然機制砂內(nèi)的石粉尺寸低于0.075 mm，但由于其和自然砂內(nèi)的泥粉性質(zhì)完全不一樣，機制砂內(nèi)的石粉形狀、細度類似于水泥，比表面積較小；機制砂內(nèi)石粉并無多余的粘土、頁巖和有機物等，很干凈且性能佳；而自然砂包含的泥粉通常會涵蓋粘土、有機物等物質(zhì)，其比表面積大且有膨脹性，性能差、不固定。

判別機制砂內(nèi)石粉質(zhì)量能通過MB亞甲藍來檢驗，結果會發(fā)現(xiàn)石粉的亞甲藍系數(shù)并不會由于石粉多少的改變而產(chǎn)生變化；而自然砂內(nèi)泥粉的亞甲藍系數(shù)會因為泥粉多少的增加而變化，相關性明顯。表明機制砂內(nèi)石粉并沒有膨脹性物質(zhì)，石粉干凈；但自然砂內(nèi)泥粉包含膨脹性物質(zhì)，質(zhì)量差，不固定。

機制砂內(nèi)石粉含量會超出10%，其不會影響到大部分混凝土。而自然砂內(nèi)泥粉會干擾混凝土強度、耐久性以及體積可靠性。機制砂內(nèi)石粉針對水泥混凝土表現(xiàn)出了增粘、潤滑、回填、晶核、增大水化等作用。

2 原材料及測試方法

2.1 原材料

(1)水泥：選擇華潤水泥(封開)有限公司生產(chǎn)的P.O42.5級水泥，28 d防折和防壓強度分別是9.4 MPa與52.6 MPa，其余物理性質(zhì)和化學成分如表1所示。

(2)細集料：機制砂選擇石灰?guī)r機制砂，為廣東省興寧市源成建業(yè)有限公司所生產(chǎn)，其中細度模量是2.9，石粉含量為4.5%，壓碎值為18%，外觀密度是2.68 kg/m3；河砂細度模數(shù)是2.78，外觀密度是2.66 kg/m3，泥含量0.6%。石粉是機制砂內(nèi)風選擇石粉，粒徑<0.075 mm。

(3)粗集料：選擇廣東省五華縣福龍石場生產(chǎn)的5～25 mm連續(xù)級配碎石。

(4)降水劑：選擇江蘇超力建材科技有限公司制造的CPA-R減水劑。

水：自來水。

2.2 測試方法

(1)混凝土的抗壓與抗折強度測試。測試參考《普通混凝土力學性能試驗方法》(GB/T50081-2002)，抗壓標準試件大小是150×150×150 mm，抗折標準試件大小是150×150×550 mm。

(2)耐磨測試。測試參考《公路項目水泥混凝土測試規(guī)程》(JTJ 053-94)，標準試件大小是150×150×150 mm。

(3)界面顯微硬度檢測。選擇上海尚光顯微鏡公司制造的HXS-1000型自動顯微硬度儀，試樣選擇尺寸為20×20×20 mm的立方體小塊件，把拋光外表的骨料埋進水泥漿體內(nèi)，養(yǎng)護28 d，再制樣、檢測。石粉采取外摻法，模擬混凝土測試中的石粉比例來摻入，水灰比固定是0.32。

3 測試結果及分析

3.1 水灰比對水泥混凝土耐磨性的作用

檢測對比例探究了不同水灰比對水泥混凝土耐磨性的作用，測試中采取外摻石料的途徑調(diào)節(jié)機制砂里石粉含量是7%。而且，為減少混凝土漿體含量對混凝土耐磨性的制約，在比較水灰比影響時，選擇等體積砂漿手段來調(diào)整。

通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著水灰比的下降，不管是機制砂或者自然砂混凝土的抗壓強度都逐漸加大，磨耗值不斷下降。伴隨水灰比的不斷下降，硬化混凝土的密實度上升，界面過渡區(qū)得到改善，所以混凝土的強度增加，磨耗值下降。而且，在相同條件下，機制砂混凝土的強度和耐磨性都優(yōu)于自然砂混凝土，這是因為機制砂顆粒外表粗糙、多棱角，石粉顆粒和水泥石之中的界面黏結強度大，顆粒間機械結合力大，且機制砂里的石粉含量是7%，石粉在水泥混凝土中起到了填充效果，加大了混凝土的密實性，優(yōu)化了混凝土的界面性能，所以機制砂混凝土的強度和耐磨性都優(yōu)于自然砂混凝土。

3.2 砂率對水泥混凝土耐磨性的作用

以含量為7%的石粉為基準，比較探究砂率改變對機制砂混凝土耐磨性的制約。能夠看出，伴隨砂率的不斷增多，混凝土的磨耗值加大，耐磨性下降，主要是由于伴隨砂率的上升，混凝土內(nèi)部漿體含量提升，粗集料的數(shù)量減少，混凝土的耐磨值加大。而且，砂率過低會制約水泥混凝土工作性，降低混凝土的密實性，惡化混凝土中孔結構，影響混凝土耐磨性和強度的提升。

3.3 石粉含量對水泥混凝土耐磨性的作用

為比較機制砂里石粉對水泥混凝土耐磨性的作用，機制砂里的石粉選擇外摻法來調(diào)整。當石粉含量少于10%時，伴隨機制砂里石粉含量的增多，機制砂混凝土的抗壓強度不斷提升，但是，當石粉含量超過10%時，水泥混凝土的抗壓強度又稍微下降。而且，伴隨石粉含量的增多，混凝土耐磨值會不斷下降，特別是當石粉含量維持在10%之內(nèi)時，水泥混凝土磨耗值隨著石粉含量增多下降幅度明顯，但當石粉含量超過10%時，水泥混凝土的磨耗值又稍微提升，但幅度較小。機制砂里石粉對水泥混凝土耐磨性的作用有正負兩大效應，正效應是：機制砂里的石粉能夠完善混凝土內(nèi)部顆粒級配，提升水泥混凝土的密實性，優(yōu)化混凝土漿體孔結構，提高混凝土界面過渡區(qū)的嚴密性，進而提高混凝土的強度及耐磨性。負效應是：隨著機制砂里石粉含量的增加，機制砂里漿體含量不斷提高，而混凝土的耐磨性關鍵是受到混凝土內(nèi)漿體的作用，但漿體含量太高時，將明顯下降混凝土的耐磨性，所以從增加混凝土漿體含量的方面來說，伴隨石粉含量的增加，水泥混凝土耐磨性將下降，機制砂里石粉正效應起主導作用，能提升混凝土的耐磨性，但當石粉含量超過10%時，石粉含量太高，機制砂里石粉負效應作用越來越明顯，水泥混凝土耐磨性不斷下降。

4 結 論

(1)伴隨水灰比下降，不管是機制砂或者自然砂混凝土的抗壓強度都逐漸加大，磨耗值不斷下降，在相同條件下，機制砂混凝土的強度和耐磨性都優(yōu)于自然砂混凝土。

(2)隨著砂率的不斷增大，機制砂混凝土的耐磨性下降。

(3)當石粉含量保持在10%之內(nèi)時，石粉含量的增多會減小機制砂混凝土的磨耗值，但是，當石粉含量超過10%時，機制砂混凝土的磨耗值又會增大。

(4)機制砂內(nèi)石粉能夠有效改善水泥石和集料頁面過渡區(qū)效果，但當石粉含量太高時，頁面過渡區(qū)的效果不再得到優(yōu)化，甚至產(chǎn)生劣化現(xiàn)象。