石粉含量對機制砂混凝土性能影響的研究現狀

張海斌

摘 要：在城市化不斷加速建設的過程中，建筑用砂的需求也逐漸增加，到目前為止，河砂量越來越少。而機制砂具有環境較高、成本低以及質量穩定等優點，因此在混凝土制備過程中，機制砂的應用以成為趨勢。但是機制砂中含有大量石粉，會使混凝土性能受到影響。本文以國內外學者研究為基礎，從多角度出發，對混凝土性能的影響規律進行分析，并提出影響的建議，旨在為今后混凝土制備提供參考。

關鍵詞：研究現狀;混凝土性能;石粉含量;機制砂

0 引言

在對機制砂進行制備時，會產生諸多副產物，其中含量最大的為石粉，通常占總含量的10%～20%，其成本與母巖一致。石粉一方面可以使機制砂的級配得到改善，另一方面可以代替水泥，對混凝土空隙進行填充，使混凝土綜合性能進一步提高。但是當石粉含量較高時，混凝土的強度會受到影響，因此制砂單位應對石粉含量進行控制。在對石粉含量進行控制時，不但會導致制砂成本進一步提高，還會造成石粉資源的浪費。與此同時，由于混凝土中細顆粒不足，會使混凝土出現離析，進而導致混凝土質量受到影響。因此，研究學者應對石粉含量對混凝土性能的影響進行分析。

1 石粉對混凝土性能所產生的影響

1.1 對工作性能的影響

在混凝土制備過程中，石粉會對其泌水率、流動性以及和易性等方面產生較大的影響。王雨利、楊玉輝[1]等人提出，在對機制砂混凝土進行配制時，適量添加石粉，可以使其工作性能進一步提高，而在對C80機制砂混凝土進行配制時，加入7%的石粉效果達到最佳。賀圖升等人提出，機制砂混凝土中石粉含量增加，會使泌水潛伏期延長、降低泌水率。李鳳蘭等人提出，當石粉含量范圍為3%～7%時，其含量越高，機制砂混凝土的流動性和和易性也會隨之提高;當石粉含量超過13%時，其流動性和和易性都會降低。王雨利等人指出，在對中低輕度機制砂混凝土進行研究時，為了提高石粉含量的預測準確性，施工單位應將水膠比設置為0.4。楊家偉等人提出，當石粉含量為24.8%時，低強度等級的混凝土和易性可達到最高。張冬梅等[2]人提出，當石粉含量范圍為4%～8%時，機制砂混凝土的性能可以達到有效的改善，當其顆粒越小時，性能則會越好，當石粉含量為6%時，性能最佳。周孝軍等人提出，當石粉含量小于5%時，機制砂混凝土構件表面氣孔較多;當含量為5%～10%時，其流動性和和易性相對較好;當含量大于15%時，機制砂流動性不符合要求。張如林等人提出，在對機制砂混凝土進行配制時，加入適量石粉可使其級配得到改善，從而使機制砂混凝土工作性能進一步提高。雷瑜等人提出，在對C45和C35機制砂混凝土進行配制時，其石粉含量應的分別低于8%和9%，與普通河砂混凝土相比，在28 d齡期時，機制砂混凝土的干燥收縮沒有較大變化。李軍等人提出，當石粉含量在一定范圍內時，其含量越高，混凝土收縮值會隨之變大。

綜上，在對機制砂混凝土進行配制時，石粉含量會對其工作性能產生影響，不同強度的混凝土，石粉最佳含量也不盡相同，因此應對其進行試驗，得到最佳摻量進行配制。

1.2 對力學性能的影響

在對機制砂混凝土進行配制時，石粉可以對其空隙加以填充，使其孔隙率進一步降低，從而使混合物的保水性進一步提高，到目前為止，大多數的研究指出，當水灰比一致時，與天然砂混凝土相比，機制砂的混凝土的強度相對較高。楊海峰、黎鵬平等人提出，當石粉含量為10%時，機制砂混凝土的抗折強度以及抗壓性能均為最佳，當石粉含量超過10%時，集料無法全部比水泥漿體包裹;當石粉含量低于10%時，混凝土內部空隙無法被完全填充，無論石粉含量是高于還是低于10%，混凝土力學性能均不會達到最佳狀態。張禮華等人提出，加入適當的石粉，可以使混凝土力學性能進一步提高。在對C30混凝土進行配制時，石粉含量應控制在15%內;在對C50混凝土進行配制時，石粉含量應控制在5%～10%范圍內。黃昌華等人提出，在對C45和C35機制砂混凝土進行配制時，石粉含量應分別為5%～8%和7%～13%，在石粉含量增加過程中，機制砂混凝土的劈裂抗拉強度以及抗壓強度都會隨之提高。王青等人提出，在對中低強度機制砂混凝土進行配制過程中，為了使其力學性能進一步提高，施工人員應將石粉含量控制在22%～25%的范圍內。謝開仲等人提出，在石粉含量增加過程中，機制砂混凝土力學性能變化趨勢為先提高后降低，當含量為3%時，性能最佳。

綜上，在對機制砂混凝土進行配制時，適量石粉可以使其力學性能提高，雖然不同強度混凝土，最佳石粉含量也是不同的，通常情況下，石粉含量為10%左右時，其力學性能會達到最佳。

1.3 對耐久性能的影響

在對機制砂混凝土進行配制時，混凝土抗凍性和抗滲性與石粉含量息息相關。李婷婷等人提出，當機制砂混凝土強度低、膠凝材料較少時，摻加適量的石粉可以使其抗滲性進一步提高，在對C30混凝土進行配制時，石粉含量為10%～15%時，其水壓抗滲性可進一步提高。王稷良等人提出，在對機制砂混凝土進行配制時，石粉含量提高雖然會使其抗氯離子滲透性能進一步提高，但是其抗凍性能會降低，通常當石粉含量大于10%時，其低強度混凝土抗凍性能降低幅度最大，低高強度混凝土抗凍性能以及抗滲性能變化不明顯。王雨利等人提出，與天然河砂混凝土相比，機制砂混凝土的抗凍性能更弱，添加適量的石粉可以使其抗凍性能得以提高，而機制砂母巖的種類并不會對其抗凍性能產生影響。李鳳蘭提出，不論石粉含量是高還是低，機制砂混凝土的抗碳化性能、抗滲性能都不會受到影響。李北星等人提出，當石粉含量為7%時，混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性、抗滲性能以及抗碳化性能等都處于最佳狀態，且均優于天然河砂混凝土。楊卓強等人提出，當適量石粉可以使混凝土的抗滲性能和抗碳化性能得以提高，由于石粉含量不會對混凝土抗凍性能產生較大影響，因此在對實際工程進行施工時，可不考慮抗凍性能。

綜上，通過對大量文獻進行分析可知，在對混凝土進行配制時，摻加適量的石粉，可以使其抗滲性和抗凍性進一步提高。

2 存在問題及相關建議

通過對國內外學者研究進行分析可知，在對混凝土進行配制時，使用機制砂替代天然河砂，可以使其環保效益和經濟效益進一步提高。但是，在對機制砂混凝土進行配制時，仍存在如下問題：

（1）目前所研究的機制砂都是以石灰巖機制砂為主，其他種類巖石相對較少，因此，研究人員應該對其他巖性機制砂進行研究，使研究范圍進一步擴大;

（2）在對機制砂混凝土性能進行研究時，由于混凝土體系不同，其石粉最佳含量也不盡相同，因此，研究人員應以不同混凝土體系為基礎，對石粉最佳含量進行確定;

（3）到目前為止，我國陜西、四川以及吉林等相關省份，為了對機制砂的生產進行指導，以本地區現狀為基礎，對技術標準進行制定，但是由于各地區地質等條件不一致，其標準也難以統一，制約了機制砂混凝土的發展。

3 結論

綜上，在對機制砂混凝土進行配制過程中，由于石粉含量不同，混凝土的性能也會受到不同的影響。不同強度等級混凝土，最佳石粉含量也各不相同，在對其進行配制過程中，研究人員應以實際情況為基礎，對最佳石粉含量進行分析，使其性能達到最佳，保障其耐久性能、力學性能和工作性能，為今后施工提供參考。

參考文獻：

[1]楊玉輝，周明凱，趙華耕.C80機制砂泵送混凝土的配制及其影響因素[J].武漢理工大學學報，2005，27（8）：27-30.

[2]王雨利，王稷良，周明凱，等.機制砂及石粉含量對混凝土抗凍性能的影響[J].建筑材料學報，2008，11（6）：726-731.