機(jī)制砂對(duì)混凝土性能影響及解決措施.docx

機(jī)制砂對(duì)混凝土性能影響及解決措施 尤仁良（福建科之杰新材料有限公司，福建 廈門 361100）摘 要 對(duì)機(jī)制砂的應(yīng)用規(guī)律及解決措施進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用機(jī)制砂，混凝土初始流動(dòng)性、含氣量、經(jīng)時(shí)損失、抗壓強(qiáng)度均會(huì)受到影響。需要調(diào)整外加劑的減水率、保坍效果及引氣效果才能使得使用機(jī)制砂的混 凝土性能接近使用河沙的混凝土性能。關(guān)鍵詞 機(jī)制砂；混凝土；性能影響；解決措施0 引言隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各類建設(shè)項(xiàng)目與日俱增，混 凝土的需求量不斷增加，作為混凝土主要成分的砂的用量也 逐年增加1。我國砂石骨料的年產(chǎn)銷量從 1981 年不足 5 億 t， 到 2013 年達(dá) 120 多 t 以上，增長逾 25 倍。受自然資源限制， 以河砂為主的天然砂越來越無法滿足日益增長的混凝土需 求。對(duì)天然砂的長期開采，不僅導(dǎo)致了由于天然砂資源枯竭 而致使的天然砂質(zhì)量差，價(jià)格高的局面，還對(duì)自然環(huán)境造成 了很大的破壞，迫于成本壓力、環(huán)保要求及現(xiàn)代混凝土對(duì)骨 料提出的更高的要求等多方面原因，使用機(jī)制砂代替河砂已 成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢2,3。但是目前市場上使用的用石頭破碎生產(chǎn)的機(jī)制砂，由于生產(chǎn)條件的限制，使得大部分機(jī)制砂表面粗糙，顆粒具有棱 角，形狀不規(guī)則，級(jí)配較差，通常石粉含量也較高。因此在配 制混凝土?xí)r，與河砂存在不同。本文對(duì)機(jī)制砂的應(yīng)用規(guī)律及 解決措施進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究。1 原材料及試驗(yàn)方法1.1 原材料（1）水泥：閩福水泥 P.O 42.5，代號(hào)“C”。（2）石子：520 反擊破石子，代號(hào)“G”。（3）粉煤灰：后石電廠產(chǎn)，代號(hào)“F”。（4）礦粉：三鋼產(chǎn)，代號(hào)“K”。（5）砂子：機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù) 2.67；河砂，細(xì)度模數(shù) 2.63； 兩種砂級(jí)配分布見表 1。機(jī)制砂代號(hào)“S 機(jī)”，河砂代號(hào)“S 河”。（6）減水劑：福建科之杰高效減水劑，型號(hào) Point-400S。代 號(hào)“A”。表 1 機(jī)制砂與河砂級(jí)配分布1.2 試驗(yàn)方法本文研究摻入不同比例的機(jī)制砂對(duì)混凝土性能的影響，并通過調(diào)整用水量及外加劑配方來改善摻入機(jī)制砂的混凝 土工作性能。檢測項(xiàng)目：初始坍落度及擴(kuò)展度，經(jīng)時(shí)損失，含氣量，抗 壓強(qiáng)度。檢測方法按 GB8076-2008 混凝土外加劑、GB/T50080 普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 50081普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行。2試驗(yàn)結(jié)果及討論2.1 不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)混凝土性能影響對(duì)不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)混凝土性能的影響進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整外加劑摻量做到相同的混凝土初 始流動(dòng)性，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2、表 3、表 4 所示。表 2試驗(yàn)配比! #$WCFKS %S &GA17017017017017032332332332332352525252525555555555720504360216/216360504720106010601060106010601.8%1.9%2.0%2.1%2.2%N1N2N3N4N5表 3 混凝土工作性能!#$%/ mm&#$% /mm012/ %()*+,-1h ./,-1h ./N1N2N3N4N52002002002002002002001901801805205205205205204504404103803603.63.12.82.21.8表 4 混凝土強(qiáng)度!#$ /MPa%&( 3d 7d 28d N1N2N3N4N532.433.236.837.036.547.448.352.052.851.060.262.765.266.862.3/!#$# %&( )*%+,-./% )*%+,-./ % 4.75mm2.36mm1.18mm600um300um3.119.040.258.170.208.3.20.451.386.6混凝土工作性能測試結(jié)果顯示，隨著機(jī)制砂的用量的提升，為了達(dá)到同樣的混凝土初始坍落度及擴(kuò)展度，外加劑摻 量需要提高，但混凝土經(jīng)時(shí)損失依舊變大，混凝土含氣量降 150um 86.4 96.3 16試驗(yàn)研究第 8 期（總第 160 期）低；主要是由于機(jī)制砂中石粉含量較高，機(jī)制砂顆粒呈不規(guī)則形狀，導(dǎo)致混凝土初始流動(dòng)性差，經(jīng)時(shí)損失大；故要求混凝 土減水劑質(zhì)量要好，減水率要高，保坍性能要好。混凝土強(qiáng)度測試結(jié)果顯示，摻入一部分機(jī)制砂會(huì)使得混 凝土強(qiáng)度略微提高，造成這一現(xiàn)象可能有以下幾個(gè)方面的原 因：首先，由于機(jī)制砂本身棱角多，表面粗糙，與水泥漿粘結(jié) 力高，最終體現(xiàn)為混凝土強(qiáng)度提高；其次，由于摻入機(jī)制砂時(shí) 會(huì)引入一部分石粉，適量的石粉能填充混凝土中的小縫隙使 得混凝土更為密實(shí)，因而強(qiáng)度提高；再者，由于使用機(jī)制砂的 混凝土不容易引氣，使得混凝土含氣量降低，從而提高了強(qiáng) 度。而從編號(hào) N5 的強(qiáng)度來看，后期強(qiáng)度有所降低，可能是由 于本次試驗(yàn)全部使用機(jī)制砂，引入的石粉含量過高，而由于 石粉本身是惰性的，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度增長受限，影響后期強(qiáng)度。2.2 不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)混凝土用水量影響對(duì)不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)用水量的影響進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)研究，試驗(yàn)配比及混凝土工作性能、混凝土強(qiáng)度測試結(jié)果 如表 5、表 6、表 7 所示。表 5 試驗(yàn)配比表 9 混凝土工作性能&#$% /mm!#$% /mm()*+012 /%,-1h ./,-1h ./N1N8N92002002002002002005205205204504404303.63.63.6表 10混凝土強(qiáng)度通過外加劑的配方調(diào)整，達(dá)到在不同機(jī)制砂與河砂的比例下，混凝土初始坍落度、擴(kuò)展度及含氣量相同，來觀察對(duì)經(jīng) 時(shí)損失及強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過調(diào)整外加劑配方來提高混凝土的含 氣量后，混凝土經(jīng)時(shí)損失得到改善，可能是由于由外加劑引入的微小氣泡對(duì)機(jī)制砂表面起到一定的潤滑作用，另一方面這 些氣泡可以附著在石粉表面，對(duì)石粉對(duì)外加劑的吸附起到一 定的限制作用。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn) N3 與 N8、N5 與 N9，混凝土強(qiáng)度同等對(duì)比有所下降，主要是由于混凝土含氣量提高引起的。把實(shí)驗(yàn)編號(hào) N1、N8、N9 的所用外加劑標(biāo)記為 A、B、C，依 據(jù) GB8076-2008 對(duì)其進(jìn)行檢測，結(jié)果見表 11。表 11 所用外加劑性能測試結(jié)果%!/%表 6 混凝土工作性能!#$%/mm&#$% /mm()*+012 /%,-1h ./,-1h ./N1N6N72002002002001901905205205204504304003.63.02.3實(shí)現(xiàn)結(jié)果顯示，提高機(jī)制砂用量后，需要的外加劑減水率要提高，同時(shí)需要提高外加劑的引氣性能，從各個(gè)期齡的 抗壓強(qiáng)度比來看，添加根據(jù)機(jī)制砂特點(diǎn)調(diào)制的外加劑 C 的受檢混凝土的抗壓強(qiáng)度比偏低。雖然外加劑的減水率有所提 高，用水量減少，有利于抗壓 強(qiáng)度比的提升，但是 由 于 按 照GB8076-2008 檢測外加劑性能時(shí)采用的砂為河砂，導(dǎo)致添加 根據(jù)機(jī)制砂特點(diǎn)調(diào)制的外加劑 C 的受檢混凝土含氣量偏高，使抗壓強(qiáng)度比下降更多，最終使得添加外加劑 C 的受檢混凝 土測得的抗壓強(qiáng)度比偏低。實(shí)驗(yàn) N1、N8、N9 的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，雖然根據(jù)機(jī)制砂特點(diǎn) 調(diào)制的外加劑 C 檢測抗壓強(qiáng)度比不足，但是在搭配不同機(jī)制砂比例的情況下，可以得到抗壓強(qiáng)度差不多的混凝土，這一 結(jié)果也證實(shí)了產(chǎn)生外加劑 C 檢測的抗壓強(qiáng)度比偏低的原因就是因?yàn)榘凑?GB8076-2008 要求檢測外加劑時(shí)所用的砂子 與實(shí)際摻入機(jī)制砂的砂子不同。3結(jié)論（1）對(duì)不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)混凝土性能的影響進(jìn) 行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示隨著機(jī)制砂用量的增加，混凝土外加劑摻量加大，混凝土經(jīng)時(shí)損失加大，而混凝土強(qiáng)度呈現(xiàn)出 先增加，后降低的趨勢。（2）通過不同用水量對(duì)不同機(jī)制砂與河砂的比例混凝土表 7混凝土強(qiáng)度%&( /MPa!#$3d7d28d32.447.460.2N1N632.348.860.5 N7 3 1 .0 45 . 0 5 9. 5 從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著機(jī)制砂的用量的提升，為了達(dá)到同樣的混凝土初始擴(kuò)展度，混凝土單方用水量需提高， 同時(shí)可以通過調(diào)整外加劑的摻量，使得用水量提高量在合理 的范圍內(nèi)，最終使得混凝土強(qiáng)度也在合理的范圍。結(jié)合對(duì)比 實(shí)驗(yàn) N1、N3、N5、N6、N7，而提高用水量后，外 加劑摻量可以 降低，混凝土含氣量升高，混凝土經(jīng)時(shí)損失也有所改善。2.3 不同機(jī)制砂與河砂的比例對(duì)混凝土外加劑影響考慮到外加劑在當(dāng)今混凝土行業(yè)的重要性和相對(duì)可控 性，試驗(yàn)針對(duì)機(jī)制砂的用量變化，對(duì)應(yīng)調(diào)整外加劑來調(diào)整混 凝土和易性及含氣量，試驗(yàn)配比及混凝土工作性能、混凝土 強(qiáng)度測試結(jié)果如表 8、表 9、表 10 所示。表 8 試驗(yàn)配比17試驗(yàn)研究2014 年機(jī)制砂中石粉對(duì)混凝土性能的影響 邱岳濤（科之杰新材料集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）摘 要 本文對(duì)機(jī)制砂中的不同的石粉用量對(duì)新拌混凝土的工作性及硬化混凝土的強(qiáng)度、碳化深度及抗?jié)B性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明隨著石粉用量的增加混凝土的工作性能的到明顯改善，隨著石粉用量的提高強(qiáng)度得到一定的提高，抗?jié)B性能的最佳石粉量在 10%15%之間，碳化深度輕微加深。關(guān)鍵詞 機(jī)制砂；石粉；混凝土性能0 引言隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益發(fā)展，我國不少地區(qū)天然 砂資源逐步短缺，甚至出現(xiàn)無砂可用的狀況，混凝土用砂供 需矛盾尤為突出，因此，使用機(jī)制砂替代天然砂已成為一種必然趨勢。天然砂的替代品機(jī)制砂，由于其資源綜合利 用和質(zhì)量可以控制等特點(diǎn)而具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，在南方重慶等地，機(jī)制砂的應(yīng)用已十分普遍。但機(jī)制砂為機(jī)械破碎、篩 分而成，在生產(chǎn)過程中，不可避免地要產(chǎn)生一定數(shù)量的粒徑 小于 0.75mm 的石粉, 這也是機(jī)制砂與天然砂最明顯的區(qū)別之一1。機(jī)制砂中的石粉含量對(duì)于機(jī)制砂混凝土影響的規(guī)律如 何？本文針對(duì)上述問題，探究了石粉用量對(duì)機(jī)制砂高強(qiáng)混凝 土工作性、強(qiáng)度和耐久性的影響，以使得機(jī)制砂中的石粉能 夠得到有效利用。1 試驗(yàn)及工作性測試方法1.1 原材料（1）水泥：福建龍巖某水泥股份有限公司產(chǎn)的 42.5 級(jí)普 通硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)見表 1。表 1 水泥的物理力學(xué)性能表 2 粗集料檢驗(yàn)結(jié)果()()（3）砂：機(jī)制砂，由石灰?guī)r破碎而成，其性能指標(biāo)見表 3；表 3 機(jī)制砂的物理性能#$%&/ ( kg/m3 )(%&/ ( kg/m3 ),-./%.0/%!)&*+1232.741.773.12.40.1（4）石粉：外摻用于調(diào)整石粉含量使用，其主要成分見表 4；表 4 石粉的主要化學(xué)成分% SiO Fe O Al O TiO CaO MgO SO Z.L ! 22 32 323 7.35 0.79 2.7 0.21 48.32 0.87 0.25 38.5 9 99.08 （5）摻合料：粉煤灰選用級(jí)粉煤灰，細(xì)度（篩余百分比）18.5%，需水量比 95%，燒失量 0.83%；礦粉為 S95 級(jí)礦渣粉， 比表面積 420m2/kg，流動(dòng)度比 103%，28d 活性指數(shù) 98%。（6）減水劑：福建科之杰生產(chǎn) Point-400S 聚羧酸系高性 能減水劑，減水 率 19.4% ，7d 及 28d 抗壓強(qiáng)度比分別為 152%、143%，28d 收縮率比為 90%。1.2 試驗(yàn)方法新拌混凝土的工作性能通過坍落度、泌水率、含氣量等 指標(biāo)來評(píng)價(jià)，其檢驗(yàn)方法按 GB/T 50080-2002普通混凝土 拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行?；炷量箟簭?qiáng)度試驗(yàn)按 GB/T 50081-2002普通混凝土 力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，試塊尺寸為（2）碎石：漳州某石料廠產(chǎn)花崗巖碎石，有 520mm 和1031.5mm 兩種粒級(jí)，碎石具體性能指標(biāo)見表 2。性能影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示隨著機(jī)制砂用量增加，適當(dāng)提高混凝土單方用水量，有利于提高混凝土流動(dòng)性，改 善混凝土的經(jīng)時(shí)損失，且對(duì)強(qiáng)度影響較小。（3）通過不同外加劑對(duì)不同機(jī)制砂與