機制砂特性對C80混凝土工作性的影響

原標題：機制砂特性對C80 混凝土工作性的影響

作為建設大國，我國混凝土的消耗量逐年增加，而天然砂作為混凝土的主要原料，其需求量的增加不言而喻。但沒有節制地開采天然砂，已經對環境造成了一定的破壞。為了保護河道河床，相關部門已經頒發了一系列針對性的政策，嚴格禁止不合理地開發天然河砂資源，市場上的天然河砂越來越少，成本也越來越高，因此急需一種材料能夠替代天然河砂。機制砂是由制砂機等制砂設備加工制成，是一種制作比較簡單、應用比較便捷的混凝土原材料，已在較多工程中使用。因此，機制砂代替天然河砂成為混凝土行業發展的一大趨勢。但是機制砂表面有較高的粗糙度、外形尖銳有棱角、針片狀多等特性都會影響混凝土的性能。目前，機制砂在低強度等級混凝土中的應用技術較為成熟，但是在高強混凝土中的研究相對來說較少。因此，本文主要對不同母巖、石粉質量分數、級配等因素進行試驗研究，以探究其對C80混凝土工作性的影響。

1試驗

1.1試驗原材料

水泥：P·O42.5級普通硅酸鹽水泥；礦粉：S95級礦粉，主要性能指標見表1；細集料：機制砂，包括云母巖、石灰巖、鐵尾礦3種母巖，其相關性能指標見表2；粗集料：石灰石碎石，含泥量≤0.5%，級配為2.36～25.50mm；外加劑：石家莊花聯新型材料科技有限公司生產的聚羧酸鹽減水劑。

1.2試驗方法及主要測試設備

混凝土配合比如表3所示，工作性測試和評價方式按照GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》執行。機制砂顆粒形狀測試儀器為BT-2900動態圖像顆粒分析系統，由丹東百特儀器有限公司生產。圓形度計算方法為：e=（4π×投影面積）/（周長×周長）。

2試驗結果及分析

2.1不同母巖機制砂對C80混凝土工作性的影響

選取石灰巖、鐵尾礦和云母巖3種母巖機制砂，同一制砂參數和工藝下生產。水洗、篩分后去除石粉，級配接近國際《建筑用砂》中II區級配中值，由其制備的C80混凝土工作性測試結果見表4。

由表4可以看出，用石灰巖、云母巖、鐵尾礦機制砂制備的C80混凝土的坍落度分別為220，205，200mm，擴展度分別為540，520，510mm。石灰巖機制砂混凝土比云母巖機制砂混凝土的坍落度大15mm，擴展度大20mm；云母巖機制砂混凝土比鐵尾礦機制砂混凝土的坍落度大5mm，擴展度大10mm。由此可以看出，由石灰巖機制砂制得的C80混凝土的工作性最優。

2.2機制砂石粉質量分數對C80混凝土工作性的影響

選擇機制砂母巖為石灰巖，石粉質量分數分別為0，3%，6%，8%，10%。由其制備的C80混凝土工作性的試驗結果如表5所示。

從表5中可以看出，不摻加石粉時，混凝土坍落度為220mm，擴展度為530mm，黏聚性較小；石粉質量分數為3%和6%時，混凝土和易性良好，具有相同的工作性，比不摻加石粉的機制砂混凝土坍落度增加了10mm，擴展度增加了30mm。石粉質量分數為8%時，混凝土的坍落度為220mm，擴展度為510mm。相比于SF-2和SF-3組，混凝土的坍落度下降了10mm，擴展度下降了50mm，拌合物開始表現出黏性；繼續增加石粉質量分數到10%時，混凝土坍落度為190mm，擴展度為480mm。相比于SF-2和SF-3組，混凝土的坍落度和擴展度下降更多，分別降低了40mm和80mm，表現出更強的黏性。因此，隨著機制砂中石粉質量分數的增加，C80混凝土的坍落度和擴展度呈現先增加后減小的趨勢。當石粉質量分數為3%和6%時，C80混凝土的工作性最好。適量的石粉（3%～6%）能夠有效地削弱機制砂表面粗糙帶來的不利影響，減小了粗細骨料之間的摩擦，改善混凝土的工作性。但是當其質量分數超過6%時，混凝土的工作性就會開始下降，黏性增加顯著，且隨著石粉質量分數的繼續增加，會加大新拌混凝土的用水量，同時其對外加劑的吸附會降低減水劑的減水效果，導致混凝土的工作性劣化。

2.3機制砂MB值對C80混凝土工作性的影響

研究對象為石灰巖機制砂，不同MB值對C80混凝土工作性的影響如表6所示。

通過表6可以發現，MB值為0.50g/kg時，混凝土的坍落度為230mm，擴展度為560mm。隨著MB值的增長，C80混凝土的坍落度和擴展度均逐漸減小，工作性劣化。MB值為0.75g/kg時，混凝土坍落度和擴展度分別為200mm和500mm，較N-1組混凝土坍落度和擴展度下降了11%和12.5%；MB值為1.00g/kg時，混凝土坍落度降到160mm和420mm，較N-1組混凝土坍落度和擴展度下降了30。4%和25%。當MB值繼續增大至1.25g/kg，新拌混凝土總體上已失去工作性。當MB值增大到一定值時，大量減水劑被石粉吸附，混凝土拌和用水減少，導致其工作性劣化。因此，混凝土的工作性受MB值影響顯著，宜控制在0.75g/kg以下。

2.4機制砂級配對C80混凝土工作性的影響

選擇母巖為石灰巖的機制砂，石粉固定為5%。機制砂級配基本參數如表7所示。不同級配機制砂對C80混凝土工作性的影響見表8。

由表8可以發現，G3組顆粒連續程度較好，各級粒徑分布合理，混凝土工作性較好，坍落度為220mm，擴展度為540mm。G2組C80混凝土工作性較G3組稍差，坍落度比G3組小15mm、擴展度小30mm，保水性不足。這是因為顆粒連續程度較G3組差，大顆粒占比較多。G1組和G4組新拌C80混凝土坍落度分別為170mm和190mm，擴展度分別為450mm和530mm。這兩組機制砂級配缺少大顆粒組分，細顆粒較多，導致混凝土坍落度降低，黏聚性較高，混凝土工作性欠佳。而G5組機制砂大顆粒較多，細顆粒較少，混凝土出現離析、泌水現象，和易性較差，失去可塑性。

2.5機制砂粒形特征對C80混凝土工作性的影響

粒形的棱角特征一般用圓形度來表征。圓形度越大，表明顆粒形貌越趨于圓形。采用不同設備制得的石灰巖機制砂配制C80混凝土，幾種粒形平均長徑比和圓形度如表9所示，其中序號RS組為摻石粉的河砂。顆粒形狀如圖1所示，粒形特征對C80混凝土工作性的影響如表10所示。

通過表10可以發現，各組的C80混凝土坍落度均在210～230mm間，擴展度均在520～550mm間。MS1組拌得的C80混凝土和易性較其他三組差一點，且出現輕微離析。在相同的顆粒級配下，與摻石粉的河砂相比，機制砂圓形度超過0.87后，二者對C80混凝土工作性的影響相差不大。

3結論

（1）對于C80混凝土而言，石灰巖、云母巖、鐵尾礦3種母巖機制砂所拌得的C80混凝土坍落度、擴展度從大到小順序為：石灰巖機制砂＞云母巖機制砂＞鐵尾礦機制砂。

（2）質量分數為3%～6%的石粉可以改善C80混凝土的工作性。石粉質量分數＞6%時，C80混凝土的工作性開始下降；當MB值為0.50g/kg時，混凝土工作性最好。隨著MB值的繼續增大，混凝土坍落度、擴展度逐漸降低。

（3）機制砂級配是C80混凝土泌水的主要因素。顆粒連續程度好，各級粒徑分布合理，混凝土工作性較好；在相同的顆粒級配下，圓形度大于0.87的機制砂可以制備出與河砂工作性相同的C80混凝土。返回搜狐，查看更多

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