機制砂混凝土工作性能研究

范昊

【摘要】研究了機制砂和河砂以及粉煤灰對新拌混凝土工作性能的影響，結果表明：機制砂與天然細砂混合使用，在天然細砂摻量不大于50%的情況下，隨著細砂摻量的增加混凝土拌合物的和易性得到很好的改善;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。

【關鍵詞】機制砂;混摻;泌水;工作性能

【中圖分類號】TU525

【文獻標識碼】A

在混凝土中，集料占硬化后混凝土體積70～80%左右，一般細集料所占體積約為20～40%。因此細集料對混凝土拌和物的工作性會產生重要的影響。機制砂在粒形、級配與0.075mm以下顆粒含量等方面與天然砂存在顯著的差異，因此也導致了其對混凝土的性能影響也與天然砂存在巨大差異[1]，天然細集料經長期的水流搬運與磨蝕，表面光滑、圓潤，配制出的混凝土工作性能優良。機制砂由機械破碎而成，其顆粒多棱角表面粗糙，需要更多的漿體包裹[2]。集料顆粒的棱角度會影響空隙率，棱角度高的顆粒會使堆積物具有更大的空隙率，將增加新拌混凝土用水量。因此，本文研究了機制砂和河砂及粉煤灰對新拌混凝土的工作性能的影響規律。

1、原材料與方法

水泥采用P·O 42.5，機制砂細度模數為3.5、石粉含量5.6%、表觀密度為2900 kg·m-3，河砂細度模數為3.0、表觀密度為2520kg·m-3、空隙率為41%，粗骨料采用5～25mm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2730 kg·m-3;聚羧酸高性能減水劑為陜西同成建筑材料科技有限公司生產;粉煤灰取自陜西大唐熱電廠，需水量比為95%，28天抗壓強度比為70.6%。

2、試驗結果與分析

2.1機制砂和河砂對新拌混凝土工作性能的影響

為了對比機制砂和河砂對混凝土坍落度、泌水率的影響，采用石粉含量為5.6%的機制砂配制C15、C20、C30、C40的混凝土，同一強度等級的混凝土用河砂時和用機制砂時配合比相同，混凝土的和易性、保水性、坍落度的試驗結果見表1。

由表1可得出在中低強度混凝土中，用機制砂配制的混凝土的粘聚性與保水性比用河砂配制的混凝土的差，坍落度差別不大。這是由于機制砂的顆粒形狀粗糙尖銳，顆粒間摩擦力大，同時本機制砂中含有一定量的石粉，對于改善中低強度混凝土的和易性有一定的作用。

2.2 機制砂和細砂混摻對混凝土性能的影響

為了研究細砂取代機制砂時新拌混凝土的性能變化，配制設計強度等級為C30的混凝土，細砂取代機制砂的量分別為20%、30%、40%、50%。天然細砂的細度模數偏小，水泥用量和用水量偏大，而機制砂顆粒棱角分明，粗糙度大，采用機制砂和天然細砂按一定比例配合，用于高性能混凝土中，可減少水泥與用水量，節約成本，提高混凝土的經濟性和耐久性。本試驗采用不同的骨料，相同的配合比試驗結果見表2。

由表2可看中砂的坍落度較大，可達到200mm，而單純由機制砂拌成的混凝土坍落度最小，只有180mm，隨著細砂摻量的增加混凝土拌合物的初始坍落度總體呈增大的趨勢，細砂摻量為40%時，坍落度達到最大。機制砂與天然細砂混合使用，摻量不大于50%時，隨著細砂摻量的增加混凝土的和易性得到很好的改善。其原因大致可歸結為：機制砂為人工破碎而成，棱角較多，機械咬合力較大，間隙較多，致使混凝土的流動性減小;機制砂篩余0.3mm以下所占比例較小，細砂的粒徑主要集中在0.3mm以下，與機制砂復合使細骨料具有較好的級配，減少了機制砂之間的內摩擦力，能獲得良好的施工性能。

2.3 粉煤灰對新拌混凝土性能的影響

為了研究粉煤摻量對新拌混凝土的影響，混凝土強度等級為C30，配比為水泥：砂：石：水：外加劑=330：669：1190：185：2.1，粉煤灰取代水泥的量分別為0%、10%、20%、30%，測試坍落度，觀察振動泌水情況。對于C30混凝土，在摻和不摻粉煤灰時，坍落度基本相同，坍落度為155mm，但不摻粉煤灰的混凝土拌合物穩定性較差，振動后有泌水現象，如果在施工過程中控制不當，容易形成較大缺陷，對混凝土整體質量不利;參加粉煤灰的混凝土拌合物比較穩定，和易性好，震動后沒有泌水現象。這是由于粉煤灰的球形玻璃體表面光滑，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，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，彌補了機制砂顆粒形貌不好的缺陷，減少用水量，減少泌水和離析。

結論：

將機制砂和天然細砂混摻，可使拌合物的初始坍落度增大且和易性得到明顯改善，60%的機制砂與40%的天然細砂混合作為細骨料配制的混凝土性能較為優越;新拌機制砂混凝土中摻入粉煤灰或者磨細礦渣，拌合物的和易性得到較大改善，隨粉煤灰的增加，強度較高的混凝土的工作性改善較明顯，低強度等級的混凝土的穩定性有所提高。

參考文獻：

[1]牟曉磊.機制砂中不同因素對混凝土性能影響研究[J].國防交通工程與技術，2020，18（04）：47-49+70.

[2]張新冉，邱文會，邱潤澤.機制砂及機制砂混凝土應用與探討[J].建材與裝飾，2020（18）：51-52.