广东欣丰工程质量检测有限公司
摘要：缺少天然砂的地区常常会选择机制砂混凝土。本文实验中，各个混凝土试块中含有不同的石粉量，基于该实验研究了机制砂石粉含量对混凝土相关性能的影响。实验结果显示，石粉含量适当可使水泥用量减少，同时能改善混凝土的工作性能并提高抗压强度。分析结果可知具有最优石粉含量，超过或不及该含量，混凝土工作性能和抗压强度均会下降。本研究结论可指导相关现场施工。
关键词：机制砂；石粉含量；性能影响；混凝土；最优含量
相比于天然砂原材，机制砂在许多方面都存在缺陷：如细度模数、级配和粗糙性等。同时，机制砂中还常常会含有石粉。有关资料显示：石粉在机制砂中的含量约为（15±5）%。但是，现今中国对用于混凝土的机制砂中的石粉含量却有着更严格的要求。据此，本文选择石灰石机制砂作为原料，探索了不同石粉含量对混凝土工作及力学性能的影响。
1在混凝土中机制砂石粉的作用机理
（1）相较于天然河砂中细粒含量偏小，机制砂含有的石粉化解了这一问题。使混凝土间的空隙得以填充。而且，石灰岩类石粉中含有的碳酸盐，能与水泥的许多水化产物发生反应，并形成铝酸盐，进一步减少了水泥混凝土的空隙率，并阻止了水化硫铝酸钙的生成，改善了机制砂混凝土的水化过程，使强度得以大大提高。
（2）在机制砂中含有的石粉，可以增强砂浆的保水性并减少泌水，进而改善浆和集料的界面。另外，混凝土渐渐凝固后，石粉会缓慢释放之前吸收的水分，促进混凝土的后期水化，控制混凝土的收缩。但是，过量的石粉会恶化混凝土的颗粒级配，导致混凝土结构的密实程度降低。
（3）石粉浆体在机制砂混凝土拌合物中，使机制砂表面粗糙的缺点得以改善，可使碎石和机制砂的摩擦减少，从而提高拌合物的和易性。但是，存在石粉含量限制，一旦超过限制，石粉含量继续增大，单位混凝土中所含的粉体的增加会加剧，进而增大需水量，最终使混凝土的流动性降低。
（4）在水泥水化反应中，机制砂中的石粉还具有晶核功效，能促进水化产物的析晶，通过参加水泥的水化反应，加快水泥水化。
2相关试验内容
2.1所用试验材料
在本试验中，主要采用水泥、石子、石粉及机制砂配制机制砂混凝土试块。采用的水泥为32.5级水泥，碎石为的石灰岩碎石，颗粒大小为10～40mm，石粉为制砂中的风吸的弃置石粉。各种石粉含量的机制砂，我们无法直接制得。采用石灰石机制中砂，且具有3%的石粉含量，风吸除粉后，制得机制砂。通过石粉添加，从而获得不同石粉含量的机制砂。表1所示为机制砂筛分析试验。
表1机制砂筛分析试验
2.2采用的试验方法
本试验中，石粉含量为机制砂混凝土试块重量的3%、5%、7%、10%、13%、15%、17%，一共7组。采用一定的水灰比和用水量，每组配制6块C30混凝土标准试块，其尺寸为150mm×150mm×150mm，测试其工作性能，对坍落度和7、28d强度进行测定。根据GB/T50080—2002测试机制砂混凝土的工作性能；根据GB/T50081—2002测定其抗压性能。
3 分析试验结果
3.1对工作性能的影响
试验中采用的水灰比为0.43，砂率为28%，改变机制砂中含有的石粉量，并分别测量混凝土的坍落度。各组石粉含量混凝土的有关情况见表2。
表2石粉含量不同的机制砂混凝土的工作性能
表2显示，机制砂混凝土的石粉含量渐渐增大，其坍落度呈现出先增加后减少的趋势，其离析和泌水情况都有所改善。通过分析可知，石粉含量在7%以下时，离析情况轻微。而3%时，发生了较严重的泌水情况，因此该含量的机制砂混凝土具有很好的流动性，而保水性差；石粉含量为7%～13%时，具有适中的黏稠度，优异的保水性，较好的工作性能；石粉含量在13%以上时，离析情况不再明显，具有几乎为零的坍落度，很严重的泌水情况，该种混凝土黏稠过度，黏聚性方面也相对较差。
总之，随着石粉在机制砂混凝土中的掺入量不断增加，细微颗粒量得以增加，大大提高了比表面积，进而加大了混凝土集料和水之间的接触面积，在一定范围内改善了混凝土的和易性。但是石粉含量的增加，极大地提高了混凝土的需水量，如果用水量不变，那么混凝土就会非常黏稠，影响了其工作性能。
3.2 对机抗压强度的影响
如图1所示，为石粉含量不同的机制砂混凝土试块具有的抗压强度曲线图。图中显示，与不含石粉的相较，加入石粉后的机制砂混凝土的7、28d抗压强度都有增大。而且，石粉含量逐渐增大，机制砂混凝土的强度在最开始阶段都有增加，但是，石粉含量增加至10%时，强度值达到最高点，即最大值出现，在这以后石粉含量继续增加，但是强度值却逐渐降低。
图1石粉含量不同时的机制砂混凝土的抗压强度
由以上分析可知，石粉含量能影响机制砂混凝土的强度，通过加入石粉可以使机制砂混凝土的抗压强度得以提高。首先，石粉可以填充混凝土中的空隙，使混凝土的密实度提高，改善了机制砂级配不良的情况；其次，存在最优石粉含量值为10%，石粉含量在10%以下时，具有比较明显的填充作用，有助于提高强度，但是继续增加石粉时，混凝土的黏稠度过高，导致工作性能下降，而且搅拌振捣都变得困难，致使试块成型后，具有比较差的均匀性，进而影响抗压强度。
而且，高石粉含量下，试块抗压强度数值具有较大的离散性。石粉含量大于13%后，工作稳定性大大降低，出现试块的强度在均值以下的现象，甚至低于试配强度。分析可知是混凝土过于干稠导致的。所以，在用水量一定情况下，实际施工中的石粉含量应在13%以下。
4 机制砂混凝土有关方面的建议
4.1生产机制砂的设备
制砂设备，最好选用反击破。并配有多次破碎传送及除粉尘设备等。制得的机制砂得颗粒级配好，而且能随时调整石粉含量。
4.2 搅拌时间
对于机制砂混凝土的生产，混凝土的搅拌时间应保证，以避免坍落度的损失。岩石评破碎后，内部存在很多开口孔隙。一旦搅拌不充分，在运输等过程中，拌和用水便会浸入开口孔隙内，降低混凝土的流动性，甚至损失坍落度。
4.3 解决坍落度损失
在施工中，机制砂混凝土容易损失坍落度，可配备高效减水剂。在坍落度损失比较大时，通过高效减水剂的掺加，使混凝土的流动性符合要求。
5 结 论
机制砂的级配常常不够，在一定程度上降低了其配制的混凝土性能，适当掺入石粉，可以弥补此缺陷。实验结果表明掺入适量石粉的C30机制砂混凝土，可以提高其工作性能和力学性能。本文试验中，石粉具有10%左右的最优含量。故建议在实际生产中，应控制机制砂石粉含量处于10%左右。
参考文献：
[1]薛元，曾晓辉，唐珏凌，等.机制砂石粉含量对混凝土性能影响研究[J].高速铁路技术，2017，8（5）：25-28.
[2]杨波.机制砂石粉含量对混凝土性能的影响研究[J].门窗，2018（3）.
[3]李凤兰，朱倩，高轲轲.原状机制砂石粉含量对混凝土影响的试验研究[J].水力发电，2010，36（5）：79-81.
[4]唐鹏程，余崇俊，张胜，等.机制砂石粉含量对混凝土性能的影响及其合理限值研究[J].民营科技，2009（10）：218-218.
论文作者:邓焰恒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：混凝土论文; 机制论文; 含量论文; 性能论文; 抗压强度论文; 水化论文; 砂石论文; 《基层建设》2018年第17期论文;