石粉含量對機制砂混凝土流動性的影響

呂脫穎 高峰

【摘要】通過研究石粉含量對混凝土流動性、泌水率的影響，結果表明：石粉含量的最佳范圍為5%時，C40混凝土流動性較好，粉含量從0到10%泌水率下降的很明顯，石粉含量從10%到15%，泌水率降低的較少。粉煤灰的分散作用能提高機制砂混凝土拌合物的抗離析和抗泌水性能，對其流動性影響不大。

【關鍵詞】機制砂;石粉;自密實混凝土;擴展度

【中圖分類號】TU525

【文獻標識碼】A

在機制砂生產過程中，不可避免地要產生一定數量粒徑小于75μm的石粉，這也是機制砂與天然砂最明顯的區別之一。GB/T14684-2011《建筑用砂》對機制砂中的石粉含量規定強度等級低于C30、C30～C60、高于C60的混凝土用機制砂石粉含量分別為7%、5%、3%。實際上，機制砂生產中通常要產生10%～15%的石粉含量，甚至有的機制砂石粉含量高達20%以上。為了滿足規定的石粉含量要求，機制砂中過量的石粉必須通過水洗或風選篩除，這不僅增加了機制砂的生產工序，降低機制砂的產量，提高了機制砂的生產成本，而且在水洗或風選過程中，造成機制砂中細顆粒含量嚴重不足，破壞了機制砂原有的級配，對混凝土拌和物工作性影響較大，混凝土拌和物的工作性是保證混凝土澆筑質量的關鍵，因此本文研究機制砂石粉含量對混凝土拌合物工作性能的影響規律。

1、原材料與方法

水泥采用河北鼎鑫水泥有限公司生產的強度等級為42.5MPa的鼎鑫牌普通硅酸鹽水泥;機制砂為石灰巖機制砂，細度模數為3.5，石粉含量5.6%，表觀密度為2900kg/m3;河砂細度模數為3.0，表觀密度為2520kg/m3，空隙率為41%;粗骨料采用5～25連續級配碎石，壓碎值為7.3，針片狀顆粒含量為4.0%，表觀密度為2730kg/m3;聚羧酸高性能減水劑為深圳邁地砼外加劑有限公司生產;粉煤灰取自北京石景山熱電廠。

混凝土配比為水泥：砂：石：水：外加劑=430：589：1196：185：2.1，混凝土設計強度為C40，洗去機制砂中石粉，按0%、3%、5%、7%、10%、10%、15%比例添加石粉，測定石粉對混凝土流動性和泌水率的影響。

2、試驗結果與分析

2.1 石粉含量對混凝土流動性的影響

圖1為石粉含量對流動性變化曲線，由圖1可以看出，石粉含量在0到5%的范圍內，坍落度隨石粉含量的增加而增加，當石粉含量超過5%時，坍落度隨石粉含量的增加而減小。不過總體上來看，混凝土的坍落度變化不大，當石粉含量為5%時，坍落度最佳。從當時拌合的混凝土來看，隨石粉含量的增加，混凝土的粘聚性變好。

在機制砂混凝土體系中，適量的石粉并未降低混凝土的坍落度，其原因主要是石粉的細度接近于水泥的細度，石粉存在彌補了機制砂混凝土漿體材料不足的缺陷，彌補了機制砂表面粗糙的缺點，有利于減少機制砂與碎石之間的摩擦，改善混凝土拌和物的和易性;石粉含量的增加，必然會使包裹其用水量增加，石粉增加混凝土拌和物的流變性。但由于石粉的表面積遠大于機制砂的表面積，它的引入會增加漿體的粘滯性，從而使混凝土拌和物的粘聚性增加，因此石粉含量的增加能夠減少機制砂混凝土的離析泌水現象[1]。

2.2 石粉含量對混凝土泌水率的影響

新拌混凝土的泌水使得混凝土表面含水量增大，硬化后表面混凝上的強度明顯低于下面混凝土的強度，甚至在表面產生大量容易剝落的“粉塵”，影響硬化水泥石與集料或鋼筋的粘結。由于機制砂顆粒具有棱角，流動阻力大，要達到相同的流動性需要較多的漿體潤滑，機制砂顆粒粗糙的表面特性也增加了對用水量和漿體的需求。水灰比的提高或漿體用量的增加最終都表現為混凝土用水量的增加，用水量大是混凝土泌水的根本原因，另外，為提高混凝土坍落度而過量摻用減水劑也會導致泌水[2]。

圖2為石粉含量對流動性影響，由圖2可以看出，用普通河砂時，混凝土的泌水率是5.62%，石粉含量為0時，混凝土的泌水率最大，可達到7.81%，石粉含量從0到10%泌水率下降的很明顯，其下降趨勢近乎為直線，石粉含量從10%到15%，泌水率降低的較少。由此可見，通常天然砂配制出混凝土工作性能較好，泌水率較小。但對于同條件下的機制砂，當石粉含量較低時，很難配制出工作性很好的混凝土，機制砂由于顆粒形貌和級配不良，導致其配制出來的混凝土工作性能較差，而泌水率較高，但當機制砂中含有一定數量石粉時，機制砂的工作性得到了很好的改善，其保水性明顯提高，泌水率降低。

2.3 粉煤灰對混凝土泌水率的影響

混凝土中增加水泥用量，摻入硅灰、礦渣和粉煤灰等火山灰質摻合料也能減少泌水，采用較大比表面積的水泥也可以降低泌水量和泌水率。粉煤灰的化學性質穩定，其球狀形態效應能夠起到分散和潤滑作用，減少水泥顆粒間水泥顆粒與骨料間的摩擦，改善混凝土的流動性;它的微細顆粒的填充優化了混凝土的顆粒級配;粉煤灰的分散作用使水分均勻分散，提高了整個漿體的均勻性，從而提高拌合物的抗離析和抗泌水性能[3]。機制砂中石粉含量為5%時，研究粉煤灰的不同摻量對混凝土流動性和泌水性的影響，粉煤灰摻量分別為0、10%、20%、30%，坍落度變化不大，在180mm左右;不摻粉煤灰時，振動時泌水，摻10%、20%、30%時，不泌水。

結論：

對于C40混凝土機制砂中石粉含量的最佳范圍為5%左右，0到5%的范圍內，坍落度隨石粉含量的增加而增加，當石粉含量超過5%時，坍落度隨石粉含量的增加而減小;機制砂中含有一定數量石粉時，機制砂的工作性得到了很好的改善，其保水性明顯提高，泌水率降低，摻合料也能減少泌水。

參考文獻：

[1]高瑞軍，吳浩，王玲，姚燕.外摻機制砂石粉對水泥基材料流變性能的影響及機理[J].硅酸鹽通報，2019，38（04）：1080-1085.

[2]彭仁琛.淺析機制砂中石粉含量對混凝土性能的影響[J].福建建材，2020（01）：22-24.

作者簡介：

呂脫穎（1981-），女，陜西西安，工程師，主要從事建筑材料、工程檢測等領域工作。