花崗巖機(jī)制砂云母含量對(duì)混凝土性能的影響研究

中圖分類號(hào)：U414.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.004

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0013-03

0 引言

廣西南寧一湛江高速公路工程沿線周邊的河砂與石灰?guī)r資源緊缺，而花崗巖資源豐富，但是與石灰?guī)r等優(yōu)質(zhì)混凝土集料相比，項(xiàng)目沿線周邊花崗巖集料存在云母含量較高、顆粒粒形差、針片狀含量高等缺點(diǎn)，導(dǎo)致實(shí)際利用率較低?；◢弾r機(jī)制砂中云母含量過高會(huì)引起混凝土單位用水量增加，對(duì)其工作性能造成不利影響，限制了其在工程中的應(yīng)用[1-2]。云母呈層狀結(jié)構(gòu)，表面光滑、強(qiáng)度低以及比表面積大，其與水泥基漿體的黏接強(qiáng)度較低?！督ㄔO(shè)用砂》[4]要求砂中云母含量最大應(yīng)≤2。廣西許多高速公路工程建設(shè)過程中，開挖出的花崗巖母巖的云母含量常較高，若因此將開挖料廢棄會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成不良影響，同時(shí)采用技術(shù)手段降低機(jī)制砂云母含量產(chǎn)生的費(fèi)用較高且效率較低。因此，研究如何在滿足混凝土性能要求的情況下，合理地將云母含量高的花崗巖機(jī)制砂用于工程建設(shè)具有重要意義。為此，本文依托南湛高速公路某項(xiàng)目部開展試驗(yàn)，分析不同因素對(duì)高云母含量花崗巖機(jī)制砂混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。

1試驗(yàn)材料與方案

該項(xiàng)目標(biāo)段內(nèi)路塹邊坡開挖出的花崗巖軋制的機(jī)制砂云母含量較高，生產(chǎn)的部分機(jī)制砂中云母含量最高可達(dá) 3% ，已超過規(guī)范的限定值，不加處理無(wú)法直接用于混凝土生產(chǎn)。為了分析云母含量超標(biāo)對(duì)混凝土造成的不利影響，研究合理的利用方法，對(duì)不同云母含量的混凝土進(jìn)行了各項(xiàng)性能試驗(yàn)，解決花崗巖機(jī)制砂在實(shí)際工程中的應(yīng)用問題，并對(duì)花崗巖機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行分析。

1. 1 試驗(yàn)材料

水泥的主要物理性能指標(biāo)如表1所示。

細(xì)集料為 中砂，來(lái)源主要有兩種：（1）該項(xiàng)目碎石廠自產(chǎn)的含云母花崗巖機(jī)制砂，云母含量為3% ，細(xì)度模數(shù)為2.8，表觀密度為 ，石粉含量為 11.2% ，壓碎值指標(biāo)為 14% ；（2）外購(gòu)的石灰?guī)r機(jī)制砂，不含云母。粗集料為 碎石，取材于該項(xiàng)目碎石廠料場(chǎng)生產(chǎn)的花崗巖碎石，壓碎指標(biāo)為 13.0% ，針片狀顆粒含量為 4.2% ，含泥量為 0.4% 。PCA聚羧酸減水劑，減水率為 20% 。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)通過控制花崗巖與石灰?guī)r機(jī)制砂的混摻比例，調(diào)整不同試驗(yàn)組中集料的云母含量，分析不同云母含量下混凝土性能的變化規(guī)律。

混凝土試驗(yàn)參照相關(guān)規(guī)范[6-8進(jìn)行，共設(shè)置5組對(duì)照試驗(yàn)，每組混凝土的配合比及計(jì)算配合比分別如表2和表3所示。其中混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C35 ，坍落度值為 ，水膠比為0.45，砂率為 45% 。

表2 不同云母含量機(jī)制砂混凝土配合比表

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1混凝土拌和物性能分析

調(diào)整減水劑摻量，控制初始坍落度保持基本相同，控制用水量和水膠比不變，對(duì)比不同云母含量機(jī)制砂混凝土的坍落度試驗(yàn)結(jié)果，如表4所示。由表4可知，機(jī)制砂中云母含量增加后，為了將各個(gè)試驗(yàn)組的初始坍落度控制在相同值，減水劑的摻量也隨之提高。隨著花崗巖機(jī)制砂摻量的增加，細(xì)集料中云母含量也隨之提高，此時(shí)混凝土坍落度的損失也逐漸增大，當(dāng)細(xì)集料全部為花崗巖機(jī)制砂時(shí)，A一4組混凝土坍落度損失較大，90min后僅為初始坍落度的 77.5% ，而 組則為 92.5% ，當(dāng)兩種機(jī)制砂進(jìn)行混摻后，坍落度損失有所緩解，A一1和A-2組的損失為初始坍落度的 87.5% ，A-3組為82.5% 。這種情況與云母含量高的花崗巖機(jī)制砂空隙率高和吸水率大等特點(diǎn)有關(guān)，由于花崗巖機(jī)制砂中游離狀態(tài)的云母顆粒呈薄片狀、粒形較差和比表面積較大，使得漿體中部分水分和減水劑被云母吸附而失去作用，從而使得用水量增加。通常，這種影響只限于游離狀態(tài)的云母顆粒，而附著在粗集料、機(jī)制砂表面的云母則不會(huì)使集料的比表面積增加。

2.2混凝土抗壓強(qiáng)度分析

不同云母含量的機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如表5所示。試驗(yàn)組A一0相對(duì)于A一4的7d抗壓強(qiáng)度增大了 7% 、28d抗壓強(qiáng)度增大了 9.2% ，表明花崗巖機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度性能相對(duì)較差。同時(shí)，花崗巖機(jī)制砂混凝土還呈現(xiàn)出早期強(qiáng)度低，強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)緩慢的特點(diǎn)。這種強(qiáng)度差異主要是由于云母為片狀結(jié)構(gòu)，容易剝離、強(qiáng)度低，混凝土中過高的云母含量會(huì)影響水泥漿體與砂石骨料的結(jié)合，阻礙水泥等膠凝材料和集料形成整體，導(dǎo)致高云母含量的混凝土強(qiáng)度降低。

2.3混凝土配合比設(shè)計(jì)分析

為研究合理的花崗巖機(jī)制砂混凝土配合比，試驗(yàn)采用C35混凝土制備，其配合比具體如表6所示。B一0組為對(duì)照組（該組的細(xì)集料全部為石灰?guī)r機(jī)制砂），試驗(yàn)組的細(xì)集料為花崗巖機(jī)制砂，其中B一1a組的試驗(yàn)條件與對(duì)照組相同，B-1b和B-1c組在B-1a組的基礎(chǔ)上調(diào)整水泥摻量、改變水膠比制備而成； B-2a 和B-2b組調(diào)整砂率；B-3a組增加用水量和減水劑用量；B-3b組在B-3a 組的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低了砂率。

由表6可以看出，對(duì)照組B一0組的混凝土坍落度、流動(dòng)性和強(qiáng)度都較好，而同條件下的花崗巖機(jī)制砂混凝土B一1a的坍落度和流動(dòng)性較差，難以滿足施工要求，并且前期抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低。從B-1b組試驗(yàn)結(jié)果可以看出，增加水泥用量、降低水膠比為0.43，能提高混凝土抗壓強(qiáng)度，但是落度和流動(dòng)性依然難以滿足要求，同時(shí)提高水膠比對(duì)坍落度影響較小，表明單獨(dú)調(diào)整水膠比配制出的混凝土依然難以滿足要求。從B一2組試驗(yàn)結(jié)果可以看出，調(diào)整砂率對(duì)坍落度有所影響，但是單獨(dú)降低砂率對(duì)坍落度的提高程度較小，難以滿足實(shí)際要求。B一3a組保持水膠比為0.45，增加了用水量與減水劑摻入量，使得水泥用量得到增加，同時(shí)機(jī)制砂用量相對(duì)減少，試驗(yàn)得到的坍落度和強(qiáng)度都得到了提高；B-3b組在B-3a組的基礎(chǔ)上減小了砂率，試驗(yàn)得到的坍落度和強(qiáng)度相對(duì)B-3a組都進(jìn)一步得到了提高。這表明花崗巖機(jī)制砂通過增加用水量和減水劑量，并減少花崗巖機(jī)制砂用量配制混凝土，能合理地控制混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度滿足施工要求。

3結(jié)語(yǔ)

（1）含云母的花崗巖機(jī)制砂會(huì)將混凝土中部分水分和減水劑吸附而使其失去作用，細(xì)集料全部使用花崗巖機(jī)制砂時(shí)，坍落度損失較大，90min后僅為初始坍落度的77.5% ，而使用石灰?guī)r機(jī)制砂時(shí)則為 92.5% ，當(dāng)使這兩種機(jī)制砂以 1：1 的比例進(jìn)行混摻時(shí)則坍落度為初始落度的 87.5%。

（2）混凝土抗壓強(qiáng)度與云母含量為負(fù)相關(guān)，花崗巖機(jī)制砂中過高的云母含量會(huì)影響水泥漿體與砂石骨料的結(jié)合，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。使用石灰?guī)r機(jī)制砂作為細(xì)集料時(shí)相對(duì)于使用花崗巖機(jī)制砂時(shí)的混凝土7d抗壓強(qiáng)度增大 7% ，28d抗壓強(qiáng)度增大了 9.2% 0

（3）使用花崗巖機(jī)制砂作為細(xì)集料時(shí)，可在保持水膠比一定的情況下通過增加單位用水量、減水劑量和水泥量，并適當(dāng)降低砂率來(lái)保證混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度滿足要求。

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