机制砂石粉含量对混凝土性能的影响（二）

　　天然砂资源的日趋匮乏，我国混凝土用机制砂逐步替代河砂是大势所趋。机制砂是由岩石经机械破碎、筛分制成，其区别于天然砂最显著特点是其破碎生产中会产生15%～20%的粒径小于75μm的石粉。正因如此，国内外学者针对石粉含量对新拌机制砂混凝土工作性、外加剂效能和硬化混凝土力学性能、体积稳定性和耐久性影响进行了大量研究，但不同研究者所得出的机制砂最佳石粉含量或提出的石粉含量限值并不一致，甚至存在争议。鉴于机制砂中的石粉，尤其是石粉中有黏土存在时，会对机制砂混凝土的某一性能或综合性能产生显著影响，机制砂相关标准均对石粉含量进行了限定。对于机制砂石粉含量限值，不同国家的标准规定存在较大差异，如印、英、澳和欧盟等国家及地区容许机制砂中石粉含量有更高的限值，而中、日、美等国的标准规定限值较低。 免 费 咨 询 免 费 咨 询

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　　我国不同行业或地方标准的规定也不尽相同。许多研究表明，机制砂中不含黏土的石粉是无害甚至是有益的，使用高石粉含量（10%～15%）机制砂也可以配制优质混凝土。因此，目前尚无一个广泛认可或可接受的最佳石粉含量，造成石粉含量限值存在争议或分歧的根本原因是不同的研究者采用的机制砂或石粉品质不一样，包括机制砂母岩岩性、级配或粒形，石粉中的有害性黏土含量或石粉吸附性、石粉的活性或细度等。因此，针对不同地区、不同工程用的机制砂，其最佳石粉含量需要结合该地区母岩所加工的机制砂特性和工程用混凝土通过具体试验研究确定。

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　　浙江景宁至文成高速公路第JWTJ-02标段位于浙江省景宁县内山岭重丘区，周边碎石和天然河砂资源匮乏，但工程建设中隧道开挖又产生大量花岗岩洞渣。按照“因地制宜、就地取材”的原则，该标段C20～C50所有混凝土均采用隧道洞渣加工的机制砂和碎石集料配制。鉴于目前工程建设中常用的机制砂多为石灰岩，对花岗岩机制砂的研究与应用较少。

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本文以隧道洞渣自制的花岗岩机制砂石为集料配制C20～C50混凝土，着重研究花岗岩机制砂石粉含量对不同强度等级混凝土的工作性能、强度和抗氯离子渗透性能的影响，以获得该花岗岩机制砂混凝土适宜的石粉含量。

1.2试验方法

混凝土坍落度、扩展度按GB/T50080－2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行试验；抗压强度按GB/T50081－2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行试验，试件尺寸为150mm×150mm×150mm；抗氯离子渗透性能按GB/T50082－2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的电通量法进行测试，试件直径为（100±1）mm、高度为（50±2）mm，养护龄期为56d。

1.3试验方案及配合比

选用在高速公路工程建设中常用的C20、C25、C30、C40、C505个强度等级混凝土进行试验，对应水胶比为0.58，0.51，0.44，0.38，0.32。机制砂石粉含量设定为5%，7%，10%，14%，通过将石粉与原状机制砂进行复配制得。经过试拌调整后的机制砂混凝土配合比见表7。

为了凸显机制砂中石粉含量变化对混凝土性能的影响，试验采用单因素变量法，同一强度等级机制砂混凝土配合比中胶凝材料用量及粉煤灰掺量、单方用水量和砂率等配合比参数均不变，而石粉含量增加引起的混凝土流动性变化通过外加剂用量的调整，以使所有混凝土流动性基本保持一致，即坍落度达到200～220mm，扩展度达到500～530mm。

2结果与分析

2.1石粉含量对混凝土工作性的影响

　　由表7可以看出，在5%～7%的石粉含量范围内，混凝土达到相同或相近的坍落度和扩展度所需要的减水剂用量保持不变；在7%～14%的石粉含量范围内，随着石粉含量的增加，混凝土达到相同或相近的坍落度和扩展度所需要的减水剂用量也逐渐增多，对于C20、C25、C30、C40混凝土，石粉含量14%较石粉含量7%机制砂配制的混凝土其减水剂掺量提高了0.2%，对于C50混凝土，石粉含量14%较石粉含量7%机制砂配制的混凝土其减水剂掺量提高了0.15%。

在机制砂混凝土中，石粉含量从5%提高到7%，并未降低混凝土的工作性，其原因主要有：①石粉的细度与水泥的细度相差不大，此时石粉弥补了机制砂混凝土中胶凝材料不足的缺点，这点在低强度混凝土中作用更加明显；②机制砂表面较为粗糙，而石粉在混凝土中形成粉体浆体可以起到润滑作用，有利于减少机制砂与粗集料之间的摩擦，改善机制砂混凝土拌合物的和易性；③石粉填充于骨料搭接产生的空隙中，将混凝土体系中原本起填充作用的填充水置换出来成为自由水，自由水增加，拌合物浆体的流动性能变大。

上述是石粉的正作用，然而，随着机制砂中石粉含量的提高，导致包裹其所需的用水量愈多，同时，石粉对减水剂存在一定的吸附作用，这是石粉的副作用。当正作用大于副作用时，宏观上混凝土的工作性有所提升，反之，则需要额外加入更多减水剂来达到相同的工作性。

 

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