機制砂含粉量對混凝土的影響與配比調整

洪景莊

（佛山市順德區新翔混凝土有限公司，廣東佛山 528300）

1 機制砂混凝土生產配比調整試驗

1.1 原材料

機制砂結合篩分細度與級配，并將其石粉篩除后，再按照不同比例加入收塵石粉（機制砂水洗后分離收集的石粉），得到石粉含量不同的試驗用機制砂。

碎石選用5-25 連續級配的花崗巖，表觀密度2680kg/m3，空隙率為43%，含泥量0.3%，針片狀含量為4%。

水泥選用潤豐P.O 42.5，指標參數見表1。

粉煤灰選用F 類II 級、細度19%、需水量比103%，28d 活性指數73%。

外加劑采用聚羧酸外加劑，減水率為27%，拌和用水為自來水。

1.2 試驗配比

試驗按照普通混凝土生產配比設計要求進行，選取石粉含量分別為0%、5%、10%、15%、20%五份不同的機制砂進行試驗，具體配比見表2。

表2 試驗配比

1.3 試驗方法與結果

按照普通新拌混凝土性能試驗、力學性能試驗方法，混凝土拌和后，對其流動性和粘黏聚性進行檢測，并目測新拌混凝土的離析與保水情況后成型試塊，置于溫度20±2℃，相對濕度≥95%的混凝土標養室養護，齡期為7d 和28d。試驗結果見表3。

表3 中，混凝土坍落度隨石粉含量增加而逐漸增大，黏聚性和流動性也隨之改善，石粉含量為15%時混凝土狀態最好，其坍落度比5%石粉含量時大35mm，石粉增加至20%時，坍落度反而變小，流動性也變差。這是由于新拌和混凝土中添加的石粉變成漿體之后，增加了漿體體積，集料表面由于受到漿體包裹形成的潤滑膜，降低顆粒的摩擦阻力，使新拌混凝土流動性得到強化。

表1 水泥指標參數

表3 混凝土性能試驗數據

在圖1 是篩除大于75μm 顆粒的收塵石粉的激光粒度效果分析圖，顆粒主要集中于10～20μm 之間，大于45μm 的顆粒較少。一般水泥中，45μm 的合理含量大約是8%，說明石粉比普通水泥的細度要小，而表面積又大約是普通水泥3 倍，所以該石粉有著較大的需水量。添加適量石粉和水之后，因為水可以給石粉具有可浸潤的特點，會將石粉顆粒表面浸潤。在用水量固定時，自由水將隨著石粉表面占用而變少，減少離析泌水的情況，同時也會增加粘聚性。

圖1 大于75μm 的收塵石粉篩除的顆粒級配

所以，只有確保漿體量的適宜性，才能有效改善粘聚性和流動性。漿體過多不會增加流動性，反而由于集料流動矛盾，在集料表面轉化成石粉水泥漿體，塑性黏度增加。所以一旦機制砂的石粉含量大于20%時，就會容易導致混凝土變得粘稠。另外，較細石粉需要一定量的水轉化成漿體，石粉含量提高后，若用水量固定不變，與水泥發生化學反應的水量會減少，有效水灰比會因此降低。與此同時，加上石粉會填充砂石集料間的空隙，骨架致密性能得到有效提升，此時混凝土的強度也會提高。

2 機制砂混凝土生產配比調整的方法

2.1 科學確定基準配比的方法

混凝土中采用的機制砂、碎石、石粉，大都是采用天然巖石和卵石、礦山廢石，采取機械破碎和篩分而成的一種巖石顆粒，只是粒徑范圍不同。本文將粒徑超過4.75mm 的巖石顆粒稱之為“石”，在0.075～4.75mm 之間的巖石顆粒稱之為“砂”，0.075mm 以下的巖石顆粒稱之為“石粉”。針對上述機試驗結果，再結合機制砂、石粉含量、碎石以及級配檢測結果，對重新定義的砂、石、石粉的使用量進行重新計算，得到基準配比，具體詳見表4 所示。

表4 基準配比

2.2 配比調整

得到基準配比之后，根據機制砂和石粉含量以及碎石質量的實際波動情況，特別是機制砂內的石粉含量波動，還有就是石粉在細度檢測后得到的結果，以及碎石中石粉量進行檢測，并進行調整，以確保基準配比不變，最終使混凝土的質量更加穩定。對于C30 的混凝土，當其機制砂的石粉含量小于15%時，可利用采取添加收塵石粉的方式，確保混凝土內石粉含量始終恒定。最后結合檢測結果，對三者含量進行調整，從而更好地確保生產監測得到的石粉含量在優化配比后，能滿足實際生產的需要。

在實際生產配比調整過程中，不管物料中的石粉含量發生何種變化，均能將其轉化成一元線性方程組：

其中：X1-機制砂含石粉量；X2-機制砂含碎石量；X3-碎石含石粉量；X4-碎石含砂量；X5-收塵石粉含粉量；X6-收塵石粉含砂量；Z1-機制砂用量；Z2-碎石用量；Z3-收塵石粉用量。

按照表5 所示數據，對Z1、Z2、Z3的用量進行調整，確保生產中的混凝土實際石粉含量與表4 的基準配比相符，得出生產配比調整結果表6，并發現骨料用量會隨著石粉含量的升高而下降，但二者并非線性比例關系。這是因為機制砂自身含有石粉，碎石也含有少量石粉，而收塵石粉還要補充一定的細骨料。整體而言，石粉含量有一定的增加，而細骨料的含量在下降。

表5 Z1、Z2、Z3 的級配檢測結果

表6 生產配比調整結果 單位：kg/m3

3 結語

綜上所述，本文結合自身的實踐經驗和上述研究，以C30 混凝土為例，提出以下幾點看法：①機制砂石粉含量為15%時，得到的新拌混凝土有著良好的和易性，且強度也能得到一些提升；②切實利用多元一次線性方程組的應用，才能更好地計算機制砂和收塵石粉以及碎石的添加量，且對物料的粒徑進行嚴格控制；③機制砂混凝土中，機制砂石粉含量越大，那么機制砂的添加量就需要越低，但是二者并非線性比例關系；④使用收塵石粉能有效促進機制砂混凝土工作性能的提升，且當混凝土標號升高之后，石粉添加量需要相應地下降。