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混凝土作為主要的建筑材料,砂是重要的組成部分,包括天然砂和機制砂兩大類。隨著我國基礎設施建設快速發(fā)展和環(huán)保意識的增強,天然砂已經(jīng)不能完全滿足工程建設的需要,采用機制砂配制混凝土已成為一種發(fā)展趨勢。與天然砂相比,機制砂一般棱角尖銳,表面粗糙,且大多為粗砂,級配差,0.63~0.35mm的顆粒偏少,拌制的混凝土特別是低強度等級的混凝土和易性差,容易離析。
機制砂是由巖石除土開采、破碎、篩分而制成的,現(xiàn)在主要采用干粉法生產(chǎn),由于生產(chǎn)機制砂用的巖石種類、破碎方式、分選工藝的不同,機制砂質量相差較大,石粉含量各不相同。石粉含量是機制砂中特有的技術指標,在機制砂中粒徑小于75μm的顆粒稱作石粉,國標《建設用砂》(GB/T14684-2011)規(guī)定用亞甲藍實驗來判斷機制砂石粉是以石粉還是泥為主。石粉對機制砂混凝土性能影響顯著,機制砂中含有一定量的石粉可以增加漿體的體積、改善混凝土和易性,填充混凝土骨料間的空隙、提高混凝土密實度;石灰?guī)r質的石粉在水化過程中可以起到晶核作用,誘導水泥水化并產(chǎn)生析晶,加速水化產(chǎn)物的形成,并與其反應生成水化碳鋁酸鈣。此外,石灰?guī)r質的石粉還對鈣礬石向單硫型轉化有阻止作用,增加鈣礬石的穩(wěn)定性。晶核及活性效應明顯提高水泥漿-骨料界面的強度,這就是石粉的晶核和活性效應。
石粉含量為0時,初始坍落度160mm,擴展度445mm,混凝土嚴重離析、泌水,工作性很差,坍落度和擴展度損失很快;石粉含量3%時,初始工作性較前面一組稍有改善,但仍離析、泌水;石粉含量為6%時,工作性改善明顯,初始坍落度185mm、擴展度455mm,仍有泌水、離析現(xiàn)象,坍落度和擴展度損失較快;石粉含量9%時,初始坍落度分別為205mm,擴展度455mm,工作性好,不泌水離析,1h坍落度150mm,擴展度450mm,坍落度損失大而擴展度幾乎沒損失,說明混凝土的工作性改善明顯;石粉含量為12%時,初始坍落度為220mm,擴展度510mm,工作性好,1h坍落度160mm,擴展度440mm;石粉含量增加到15%時,混凝土初始坍落度急劇降低到110mm,包裹性良好?梢婋S著機制砂中石粉含量的增加,混凝土和易性改善明顯,石粉含量達到12%時,和易性達到效果,石粉含量進一步增加達到15%時,由于需水量急劇增加混凝土流動性變差。機制砂混凝土損失較快,是由于該機制砂MB值1.0,石粉中泥含量高,泥在混凝土拌制后不斷的吸附聚羧酸減水劑,導致30min、1h流動性損失較大。

混凝土7d和28d強度隨著石粉含量增加逐漸增大,石粉含量達9%強度達到35MPa,繼續(xù)增加到12%,并沒有明顯增加,說明該機制砂在9%~12%之間強度好;石粉含量繼續(xù)增加強度降低。由圖1可知石粉50%的顆粒小于11.41μm,在混凝土起到微集料填充作用,使混凝土中空隙率降低,混凝土結構更為致密,有利于提高強度,另一方面,石灰石質石粉具有晶核效應,它可以與水泥中的C3A和C4AF在水化的過程中發(fā)生反應生成水化碳鋁酸鈣,并與其它水化產(chǎn)物相互搭接,使水泥石結構更加密實,從而提高了混凝土的強度;而當石粉含量超過一定范圍時,破壞了混凝土中膠凝材料的密實堆積結構,或使混凝土的膠骨比偏離佳值,另外,石粉含量過多導致混凝土中有一部分游離態(tài)的石粉,這部分石粉出現(xiàn)在水泥石中或界面過渡區(qū),將不利于集料與水泥石的粘結,以上因素導致了隨石粉含量增加混凝土強度的降低。
石粉可以提高機制砂混凝土的保水性和粘聚性,有利于改善機制砂混凝土離析泌水現(xiàn)象;隨著石粉含量的增加,機制砂混凝土的強度提高,當石粉含量達到15%時強度反而下降,所以機制砂中石粉含量不宜過高;機制砂混凝土的抗氯離子滲透性隨石粉含量的增加而增加。機制砂混凝土的抗凍性比天然砂差,但復配適量的引氣劑既可以提高機制砂混凝土的工作性,不影響機制砂混凝土的強度,還可以顯著提高機制砂混凝土的抗凍性;14d以前齡期的機制砂混凝土收縮比駱馬湖砂大,后期機制砂混凝土的收縮與河砂相差不大甚至有所降低。