泥粉含量对大流态机制砂混凝土工作性能影响性研究

　　摘要：近年来，随着我国建筑工程行业蓬勃发展，具有高强度、高耐久性、高工作性的高性能机制砂混凝土成为了当今混凝土材料的主要发展方向。本文以C40大流态机制砂混凝土为代表，分析其泥粉含量对混凝土工作性能和抗压强度造成的影响，进一步推广机制砂在高性能混凝土中的应用，同时可以减少生产成本，降低能耗，减少环境污染。

　　关键词：机制砂;泥粉含量;大流态混凝土;工作性能;抗压强度

　　改革開放以来，我国基础工程建设和城市化建设高速发展，大流态混凝土在工业与民用建筑工程、道路桥梁工程、水利工程中应用越来越广泛，是不可缺少的建筑结构材料，其具有优异的技术性能和经济性能，可以提高建筑物的耐久性，降低建筑物使用周期内的综合成本。

　　砂作为混凝土组成的重要骨料之一，占混凝土体积的20%以上，起着填充、密实空隙的作用，并和粗骨料形成骨架，使混凝土获得良好的工作性能。自1990年起，由于基础设施建设不断推进，混凝土供不应求，我国每年至少需要消耗10亿吨砂。传统混凝土中使用的砂主要是天然砂，如河砂、山砂、海砂等，其本身分布不均匀[1]，山区的天然砂资源储量很少，而沿海、沿河流等地区的天然砂资源储量稍多一些，但也不丰富，本来天然砂资源的再生速度就缓慢，经过人们长时间无节制的开采，天然砂资源不但出现了使用严重紧缺的状况，而且其整体质量也越来越差，天然砂供需矛盾显得十分突出。21世纪以来，我国已有一半地区处于天然砂资源匮乏的处境，甚至许多大城市都没有可以利用的天然砂资源了。天然砂需求量激增，储量却逐步减少，远距离运砂成本又太大，导致了天然砂市场价格步步升高。在巨大经济利益的诱惑下，无序超采、乱采滥挖、过度开采河砂的现象屡禁不止[2]，不仅使河堤、港口等水利设施受到了危害，还给周围的建筑环境和本地的生态环境造成了恶劣影响，不利于可持续发展。因此，国家出台了一系列政策，严格规范采砂秩序，要求科学规划采砂，限制年度采砂总量，进一步造成了天然砂供应不足，故用质优、价廉的机制砂替代天然砂生产大流态混凝土已成为必然。

　　1966年，我国创立了第一条机制砂生产线，通过不断创新实践，改良生产工艺，提高技术水平，我国人工砂加工规模越来越大，生产质量越来越好，促使机制砂出现在我国各类建筑结构材料中的频率日趋增多。如今，众多大型建设工程中都选择使用高性能机制砂混凝土，例如大流态机制砂混凝土等，但有关高性能机制砂混凝土工作性能的研究较少，因此，努力探究高性能机制砂混凝土的性能具有十分重要的现实意义。

　　机制砂是经过除土处理，由机械破碎，再筛分出来的粒径小于4.75mm的岩石颗粒[3]，当采用不同的制备工艺和设备进行生产时，机制砂的细度、含泥量、粒形[4]等也不尽相同，进而影响机制砂混凝土的工作性、强度和耐久性等[5]。通常机制砂混凝土中含有一定量的石粉、泥粉，可以改善混凝土和易性，便于施工操作，使混凝土密实、均匀。但在高性能大流态混凝土中，因为胶凝材料本身的用量较大，过多的泥粉、石粉会导致混凝土的工作性能变差。本文主要研究机制砂中泥粉含量对大流态混凝土工作性能及强度的影响规律，通过试验数据的分析对比，得出相应的结论，以推广机制砂在大流态混凝土中成熟应用。

　　1.试验

　　1.1.原材料选用

　　(1)水泥采用金隅水泥，标号为P·O42.5，其物理力学性能指标如表1所示。试验用粉煤灰为Ⅱ级，细度为10.5%，烧失量为4.6%。外加剂为聚羧酸减水剂。

　　(2)粗集料为碎石，其粒径范围为5～20mm，连续级配。试验用机制砂为冀东集团生产的石灰石机制砂，细度模数为2.8，石粉含量为8.5%。

　　1.2.试验方法

　　成型试件在标准养护条件下养护7d、28d，按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002) 测试其抗压强度[6]。通过和易性试验，测量坍落度和扩展度，观测拌合物坍落及扩散形态、泌水泌浆情况，评定混凝土拌合物的工作性能。

　　2.试验结果与分析

　　本试验中，固定机制砂石粉含量、级配分布等，把机制砂筛分成不同泥粉含量，配制C40大流态机制砂混凝土，对含泥量不同的高性能机制砂混凝土进行和易性、抗压强度试验，得出的结果见表2、图1和图2。

　　从表2和图1可以看出，泥粉含量对大流态机制砂混凝土工作性能的影响：机制砂中含泥量为1.5%的混凝土与机制砂中含泥量为3%的混凝土坍落度和扩展度数值很接近，分别在235mm和560mm左右，说明当大流态机制砂混凝土中泥粉含量较低时，含泥量的多少对混凝土的流动性、粘聚性、保水性影响并不大。机制砂混凝土中含泥量增加到4.5%时，其坍落度和扩展度越来越小，且扩展度减小得更为明显，此时混凝土拌合物仍然表现出较好的工作性能。混凝土中泥粉含量超过6%时，混凝土拌合物变得较黏，泵送性能变差。这是因为少量泥粉可以起到增大包裹集料的作用，从而使混凝土具有一定的保水能力，减少泌水泌漿现象，改善混凝土的工作性能，但如果机制砂混凝土中的泥粉含量过大，泥粉大量吸取了水泥浆流动所需的水分，就会造成混凝土流动性能大大减弱。

　　从表2和图2可以看出，泥粉含量对大流态机制砂混凝土抗压强度的影响：含泥量较低的机制砂混凝土7d和28d抗压强度分别为45.5MPa和55.2MPa，随着泥粉含量的增加，机制砂混凝土7d和28d抗压强度呈降低趋势，但7d抗压强度变化不明显，28d抗压强度有一定量的减小，故泥粉对混凝土强度有不利影响。这是因为含泥量增大，达到一定坍落度时所需的用水量增加，水灰比增大，而且泥粉本身也会降低浆体与集料之间的粘结作用，导致抗压强度下降。

　　3.结论

　　(1)一定量的泥粉可以改善大流态机制砂混凝土的工作性能，缓解机制砂混凝土的泌水泌浆现象，但含泥量不能过大，否则会造成混凝土和易性变差。本试验中，当泥粉含量在1.5%时，混凝土拌合物具有的和易性最佳，泥粉含量超过6%时，拌合物变得很黏，流动性明显减弱。

　　(2)随着泥粉含量的增加，机制砂混凝土的强度有所降低，所以机制砂混凝土中含泥量不宜过高。本试验中，当泥粉含量在1.5%时，7d和28d混凝土拌合物的抗压强度均最高。

　　参考文献：

　　[1]宁成晋.高强高性能机制砂混凝土关键技术研究[D].广州大学，2016.

　　[2]赵岩.季冻区机制砂混凝土材料性能试验研究[D].吉林建筑大学，2018.

　　赵社民.机制砂品质对混凝土性能的影响[D].太原理工大学，2016.

　　闫光明，殷素红，郭文昊，刘鹏，吕辉.砂岩机制砂颗粒特性及其配制的混凝土性能[J].材料研究与应用，2019(4)：299-306.

　　[5]雷瑜，黄昌华，杨海成，盛余飞.砂岩石粉含量对中等强度等级机制砂混凝土性能的影响研究[J].建筑结构，2017(6)：950-953.

　　[6]范德科，马强，周宗辉，单立福，孔凡胜，王忠浩.石粉对机制砂混凝土性能的影响[J].硅酸盐通报，2016(3)：912-917.

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文章名称： 泥粉含量对大流态机制砂混凝土工作性能影响性研究

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