石粉含量對C55機制砂混凝土性能的影響

郭 維 媛

(山西長城路橋建設開發有限公司，山西 太原 030006)

1 概述

山西省境內多為山地丘陵地形，天然河砂資源比較缺乏，本地河砂含泥量普遍超標，質量波動大。如果從其他地方采購河砂進行供應，遠距離運輸勢必會導致運費等成本大大增加。若采用機制砂替代河砂，則可以有效解決天然河砂資源匱乏地區優質細集料的供應難題，而且與天然河砂相比，機制砂具有料源充足且廣泛，質量穩定以及級配粒形可控等優點。許多研究表明，石粉含量對機制砂的品質有著很大的影響。

目前，國內外針對機制砂混凝土的研究主要集中在石粉對混凝土各性能影響的研究。石粉作為機制砂最主要的特性參數，對混凝土的工作性能、力學性能、體積穩定性能以及耐久性能等均有著極大影響。本文通過試驗研究石粉含量對C55機制砂混凝土的工作性能和力學性能的影響規律，確定了配制C55機制砂混凝土時石粉含量的最佳工作區間，為機制砂在高強度等級混凝土中的生產應用提供了一些指導。

2 原材料

2.1 水泥

采用威頓水泥有限公司生產的P.O42.5水泥，主要性能指標見表1。

表1 水泥主要性能指標

2.2 粉煤灰

采用恒鑫達有限公司生產的Ⅰ級粉煤灰，主要性能指標見表2。

表2 粉煤灰主要性能指標

2.3 粗骨料

采用誠磊石料有限公司生產的5 mm～20 mm連續級配碎石，主要性能指標見表3。

表3 碎石主要性能指標

2.4 細骨料

采用寶泰礦石場生產的機制砂，該機制砂為Ⅱ區中砂，主要性能指標見表4。

表4 機制砂主要性能指標

2.5 外加劑

采用上海華登建材有限公司生產的HP400型聚羧酸高性能減水劑，其減水率為28%。

3 試驗依據及方法

3.1 試驗依據

1)混凝土的工作性能試驗按GB/T 50080—2002普通混凝土拌合物性能試驗方法進行；

2)混凝土的抗壓強度試驗按GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法進行。

3.2 試驗方法及配合比

按照表5中的配合比進行混凝土試驗，在其他條件一致的情況下，研究不同石粉含量(4%，7%，10%和12%)對C55機制砂混凝土的工作性能及各齡期抗壓強度的影響。

表5 C55機制砂混凝土配合比 kg/m3

4 試驗結果及分析

4.1 石粉含量對混凝土拌合物工作性能的影響

按照表5中確定的配合比，采用不同石粉含量(4%，6%，8%和12%)進行混凝土對比試驗，測試混凝土拌合物的坍落度，坍落擴展度，表觀密度，含氣量，離析情況，泌水情況，粘聚性能等工作性指標，結果如表6所示。

表6 不同石粉含量對混凝土工作性能的影響

從表6可以看出，石粉含量在6%時，混凝土工作性能最好。另外，混凝土的離析、泌水情況隨著石粉含量的增加而逐漸得到改善，這是因為石粉含量越高，拌合物中的漿體量越多，包裹性越好，離析、泌水情況相應減弱。

從試驗結果可以看出，隨著石粉含量的增加，混凝土坍落度和擴展度經時損失、表觀密度以及含氣量幾乎沒有變化，這說明石粉含量對坍落度和擴展度經時損失、表觀密度以及含氣量等工作性能指標的影響并不顯著。

當石粉含量低于6%時，C55機制砂混凝土的坍落度和坍落擴展度隨石粉含量的增大而增大。石粉細度與水泥相當，可作為粉體材料增加混凝土拌合物中的漿體總量，改善混凝土的流動性能。當石粉含量高于8%時，C55機制砂混凝土的坍落度和擴展度隨石粉含量的增大而減小。這是因為C55機制砂混凝土的膠材用量比較大，因而在繼續增加石粉的含量對改善混凝土的工作性能沒有非常顯著的作用，相反，過量的石粉將造成混凝土拌合物中的粉體材料過多，需水量增加，導致拌合物粘度增加。從表6中可以看出，當石粉含量達到12%時，拌合物變得較為粘稠，混凝土的工作性能開始變差。

綜上所述，從工作性能上來看，石粉含量在6%～8%范圍內時，C55機制砂混凝土的工作性能最佳。

4.2 石粉含量對混凝土強度的影響

按照表5中確定的混凝土合比，采用不同石粉含量(4%,6%,8%和12%)進行對比試驗，檢測不同齡期混凝土抗壓強度(3 d,7 d,28 d和56 d)，結果如表7所示。

從表7可以看出，隨著石粉含量的增加，C55機制砂混凝土的各齡期抗壓強度(3 d，7 d，28 d和56 d)均呈現出先增加后降低的變化規律。當石粉含量為8%時，混凝土抗壓強度達到最大值。

石粉含量低于8%時，隨著石粉含量的增加，混凝土強度逐漸增大。這是因為石粉的加入有利于增加體系中的漿體總量，彌補機制砂級配“兩頭多，中間少”的缺陷，填充集料間的孔隙，改善界面過渡區的密實性，增加硬化后混凝土的抗壓強度。

石粉含量超過8%時，隨著石粉含量的增加，混凝土強度逐漸降低。雖然石粉可以增加混凝土中的漿體總量，但是石粉并非膠凝材料，作為一種惰性填充材料，過量的石粉反而會破壞混凝土結構的完整性，使得混凝土抗壓強度降低。同時，石粉過多，需水量增加，混凝土拌合物變得粘稠，漿體流動性變差，混凝土中孔隙得不到有效填充，密實性變差，這也會對混凝土各齡期抗壓強度產生不利影響。

表7 不同石粉含量對各齡期混凝土強度的影響

經過試驗分析可以得到，在實際施工中用水量一定的情況下，為保證混凝土的抗壓強度，石粉含量宜控制在6%～8%。

5 結語

1)隨著石粉含量的增大，C55機制砂混凝土的坍落度和擴展度呈先增大后降低的規律，石粉含量在6%時，混凝土工作性能最好。當石粉大于6%時，混凝土的工作性能逐步降低。

2)隨著石粉含量的增大，C55機制砂混凝土的各齡期抗壓強度呈先增大后降低的規律，石粉含量在8%時，混凝土抗壓強度最高。當石粉大于8%時，混凝土各齡期抗壓強度逐步降低。

3)綜合混凝土的工作性能、力學性能，機制砂的最佳石粉含量為6%～8%，C55機制砂混凝土可以獲得良好的工作性能和力學性能。