《混凝土》2011年第12期
高石粉含量机制砂对预拌混凝土性能的影响 谢小元;邢丽君;蒋中强;101-102+118
【机构】北京新奥混凝土集团有限公司；
【摘要】 通过在水灰比一定的情况下,探讨了高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对预拌混凝土性能各方面的影响,结果表明高石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可行的,并能有效地改善和提高混凝土性能。 更多还原
【关键词】 高石粉；机制砂；混凝土性能；
0 绪论
随着现代社会建筑事业的发展以及有些地区石多砂少的状况，我国的天然砂已经处于供不应求的局面。为此，许多专家也进行了很多新型材料能源的开发，其中包括对废弃石子的再生利用，利用废弃的石子经加工后再作为混凝土中原材料之一，也就是机制砂。机制砂是由岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒，因此会产生一些粒径小于80μm的石粉。其矿物成份与化学成份与机制砂母岩相同[1]。在工程应用中有些项目通过水洗去掉机制砂中的石粉，这不仅增加了机制砂的生产成本，浪费资源，对环境不利，也破坏了机制砂的自然级配，不利于达到骨料的最大密实度，而且与天然砂相比，水洗后的机制砂颗粒粗糙、棱角多，且级配不良，在配制中低强度等级混凝土时，用水量相对较大，拌制的混凝土工作性差，易离析。在此研究了高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对混凝土工作性和抗压强度等的影响。结果表明，含有一定量石粉的机制砂能明显改善混凝土的工作性，提高混凝土的强度，尤其是在中低强度混凝土中总胶材用量少的情况下，机制砂中小于45μm部分的石粉可视为水泥掺合料，上述改善效果更加显著。为了充分利用砂中石粉，做到变废为宝，简化制砂工艺，通过对高石粉机制砂混凝土进行系统试验应用，确定机制砂取代天然砂的最佳掺量，为有效利用石粉来提高机制砂混凝土的性能提供了依据。
机制砂作为一种新型的建筑用砂，已被正式列入国家标准，天然砂的资源是有限的，其产源具有地域性，长期开采会破坏生态平衡。因此，无论是市场发展的需求还是环境保护的需要，都有必要考虑机制砂资源的利用。本文通过在水灰比一定的情况下，高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量探讨对预拌混凝土性能各方面的影响。
1 试验用原材料
1.1水泥
试验采用北京太行前景P.O42.5主要性能指标见表1
1.2.2磨细矿粉：
兴达环球S95级，性能指标见表3
1.5石：
选用涞水卵碎石，粒径5~25mm
1.6外加剂：
北京钰仕兴建材公司生产的聚羧酸高效减水剂
1.7自来水：
符合混凝土用水标准JGJ63-2006中规定的拌合用水要求
2 混凝土的配制
对设计的配合比和选定的原材料，进行大量试验来优化混凝土各项性能。
2.1配合比设计数据
根据原材料情况设计配合比如下：
机制砂取代中砂的掺量从15%到45%，随着机制砂掺量的增加，混凝土的粘聚性由差变好，离析和泌水情况也同样如此，这是由于机制砂中的石粉增加了混凝土中粉体材料比例，保水性增强泌水情况得到改。由以上数据可知，当机制砂掺量在23%时，混凝土和易性达到最佳状态，随着掺量的继续增加，混凝土粘度增大，流动性显然变差。这是因为机制砂中的石粉增加了水泥浆体含量而提高混凝土的流动性，机制砂中的石粉还起到微滚珠作用，减少砂与砂之间磨擦而改善混凝土的和易性[4]。当机制砂适量时坍落度并不减小，然而随着机制砂的增多，石粉随之增多，需水量增加，在用水量保持不变的情况下，导致拌合物过粘过稠，坍落度减少。
2.3机制砂不同掺量对混凝土强度的影响
2.4掺机制砂取代部分水泥用量配比设计数据
机制砂取代天然砂掺量为23%时配合比设计数据：
由上表数据我们可知，在掺高石粉含量机制砂后，同条件下，降低水泥用量，对强度影响并不是很明显，9号试验单位水泥用量相对1号试验少20公斤/方，强度提高较明显，在单位水泥用量较小的情况下，高石粉含量机制砂对混凝土强度的贡献更大一些。
2.8 机制砂中石粉含量对抗渗性能的影响
混凝土强度和混凝土的抗渗性能有着直接的联系，机制砂掺量对混凝土强度有影响也必然对其他性能也存在一定的影响。通过抗渗试验得出，混凝土的抗渗系数也是因为机制砂掺量的增大，混凝土的密实性增加，从而渗透系数减少[3]。
2.9 石粉含量对混凝土干缩性能的影响
该机制砂中石粉含量33%，对混凝土工作性能和力学性能最佳机制砂掺量是23%，相当于细骨料中石粉含量为7.6%，机制砂和天然砂的混合配制弱化相同石粉含量纯机制砂的干缩，与水泥相比，十分表面比较光滑，需水量较低，可以使相同水灰比条件下的水泥石浆体中保留相对较多的自由水，同时，石粉的微集料效应，填充了水泥石内部的孔隙，并且改善了孔结构，从而降低收缩，重庆交通大学曹盛明研究证明，石粉含量在8%以内时，混凝土干缩率随着石粉含量的递增趋势相对比较平缓，变化较小[4]。
3 工程实际应用
目前实际工程施工中已经大量运用该配合比，而且在混凝土流动性、粘聚性、抗离析性等工作性能上得到了顾客的好评。在应用生产中，通过降低砂率，提高粗骨料用量，改善粗骨料粒径级配，能适当抑制、减小混凝土的干缩[2]。同时并对工程使用方加强早期实体养护进行技术交底，加强混凝土的早期养护。在强度上比同配比下不掺机制砂的提高了10%—15%，不仅有益于成本的控制，而且也得到了质量的保障。
4 结 论
4.1、高石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可行的，并有效地改善和提高了混凝土性能，为工程建设以及拓展高石粉含量人工砂的应用提供了技术依据。
4.2、石粉的作用机理是石粉在水泥的水化过程中可起到晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化，石粉还对钙矾石向单硫型转化有阻止作用，从而提高混凝土强度。
4.3、机制砂中的石粉补充了细颗粒，增加了混凝土拌合物的稠度，拌合物的粘聚性随石粉含量的增加而增加，保水性增强。
4.4、机制砂取代部分天然砂后，砂中含泥量大幅度降低，从而聚羧酸高效减水剂对低含泥量砂的
《混凝土》2011年第12期
高石粉含量机制砂对预拌混凝土性能的影响 谢小元;邢丽君;蒋中强;101-102+118
【机构】北京新奥混凝土集团有限公司；
【摘要】 通过在水灰比一定的情况下,探讨了高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对预拌混凝土性能各方面的影响,结果表明高石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可行的,并能有效地改善和提高混凝土性能。 更多还原
【关键词】 高石粉；机制砂；混凝土性能；
0 绪论
随着现代社会建筑事业的发展以及有些地区石多砂少的状况，我国的天然砂已经处于供不应求的局面。为此，许多专家也进行了很多新型材料能源的开发，其中包括对废弃石子的再生利用，利用废弃的石子经加工后再作为混凝土中原材料之一，也就是机制砂。机制砂是由岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒，因此会产生一些粒径小于80μm的石粉。其矿物成份与化学成份与机制砂母岩相同[1]。在工程应用中有些项目通过水洗去掉机制砂中的石粉，这不仅增加了机制砂的生产成本，浪费资源，对环境不利，也破坏了机制砂的自然级配，不利于达到骨料的最大密实度，而且与天然砂相比，水洗后的机制砂颗粒粗糙、棱角多，且级配不良，在配制中低强度等级混凝土时，用水量相对较大，拌制的混凝土工作性差，易离析。在此研究了高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对混凝土工作性和抗压强度等的影响。结果表明，含有一定量石粉的机制砂能明显改善混凝土的工作性，提高混凝土的强度，尤其是在中低强度混凝土中总胶材用量少的情况下，机制砂中小于45μm部分的石粉可视为水泥掺合料，上述改善效果更加显著。为了充分利用砂中石粉，做到变废为宝，简化制砂工艺，通过对高石粉机制砂混凝土进行系统试验应用，确定机制砂取代天然砂的最佳掺量，为有效利用石粉来提高机制砂混凝土的性能提供了依据。
机制砂作为一种新型的建筑用砂，已被正式列入国家标准，天然砂的资源是有限的，其产源具有地域性，长期开采会破坏生态平衡。因此，无论是市场发展的需求还是环境保护的需要，都有必要考虑机制砂资源的利用。本文通过在水灰比一定的情况下，高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量探讨对预拌混凝土性能各方面的影响。
1 试验用原材料
1.1水泥
试验采用北京太行前景P.O42.5主要性能指标见表1
1.2.2磨细矿粉：
兴达环球S95级，性能指标见表3
1.5石：
选用涞水卵碎石，粒径5~25mm
1.6外加剂：
北京钰仕兴建材公司生产的聚羧酸高效减水剂
1.7自来水：
符合混凝土用水标准JGJ63-2006中规定的拌合用水要求
2 混凝土的配制
对设计的配合比和选定的原材料，进行大量试验来优化混凝土各项性能。
2.1配合比设计数据
根据原材料情况设计配合比如下：
机制砂取代中砂的掺量从15%到45%，随着机制砂掺量的增加，混凝土的粘聚性由差变好，离析和泌水情况也同样如此，这是由于机制砂中的石粉增加了混凝土中粉体材料比例，保水性增强泌水情况得到改。由以上数据可知，当机制砂掺量在23%时，混凝土和易性达到最佳状态，随着掺量的继续增加，混凝土粘度增大，流动性显然变差。这是因为机制砂中的石粉增加了水泥浆体含量而提高混凝土的流动性，机制砂中的石粉还起到微滚珠作用，减少砂与砂之间磨擦而改善混凝土的和易性[4]。当机制砂适量时坍落度并不减小，然而随着机制砂的增多，石粉随之增多，需水量增加，在用水量保持不变的情况下，导致拌合物过粘过稠，坍落度减少。
2.3机制砂不同掺量对混凝土强度的影响
2.4掺机制砂取代部分水泥用量配比设计数据
机制砂取代天然砂掺量为23%时配合比设计数据：
由上表数据我们可知，在掺高石粉含量机制砂后，同条件下，降低水泥用量，对强度影响并不是很明显，9号试验单位水泥用量相对1号试验少20公斤/方，强度提高较明显，在单位水泥用量较小的情况下，高石粉含量机制砂对混凝土强度的贡献更大一些。
2.8 机制砂中石粉含量对抗渗性能的影响
混凝土强度和混凝土的抗渗性能有着直接的联系，机制砂掺量对混凝土强度有影响也必然对其他性能也存在一定的影响。通过抗渗试验得出，混凝土的抗渗系数也是因为机制砂掺量的增大，混凝土的密实性增加，从而渗透系数减少[3]。
2.9 石粉含量对混凝土干缩性能的影响
该机制砂中石粉含量33%，对混凝土工作性能和力学性能最佳机制砂掺量是23%，相当于细骨料中石粉含量为7.6%，机制砂和天然砂的混合配制弱化相同石粉含量纯机制砂的干缩，与水泥相比，十分表面比较光滑，需水量较低，可以使相同水灰比条件下的水泥石浆体中保留相对较多的自由水，同时，石粉的微集料效应，填充了水泥石内部的孔隙，并且改善了孔结构，从而降低收缩，重庆交通大学曹盛明研究证明，石粉含量在8%以内时，混凝土干缩率随着石粉含量的递增趋势相对比较平缓，变化较小[4]。
3 工程实际应用
目前实际工程施工中已经大量运用该配合比，而且在混凝土流动性、粘聚性、抗离析性等工作性能上得到了顾客的好评。在应用生产中，通过降低砂率，提高粗骨料用量，改善粗骨料粒径级配，能适当抑制、减小混凝土的干缩[2]。同时并对工程使用方加强早期实体养护进行技术交底，加强混凝土的早期养护。在强度上比同配比下不掺机制砂的提高了10%—15%，不仅有益于成本的控制，而且也得到了质量的保障。
4 结 论
4.1、高石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可行的，并有效地改善和提高了混凝土性能，为工程建设以及拓展高石粉含量人工砂的应用提供了技术依据。
4.2、石粉的作用机理是石粉在水泥的水化过程中可起到晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化，石粉还对钙矾石向单硫型转化有阻止作用，从而提高混凝土强度。
4.3、机制砂中的石粉补充了细颗粒，增加了混凝土拌合物的稠度，拌合物的粘聚性随石粉含量的增加而增加，保水性增强。
4.4、机制砂取代部分天然砂后，砂中含泥量大幅度降低，从而聚羧酸高效减水剂对低含泥量砂的