機(jī)制砂是由巖石經(jīng)除土開(kāi)采、機(jī)械破碎、篩分制成的,不可避免地要產(chǎn)生一定量的石粉,其粒徑小于75μm,礦物成分與化學(xué)成分與機(jī)制砂母巖相同。在工程應(yīng)用中有些項(xiàng)目通過(guò)水洗去除機(jī)制砂中的石粉,這不僅增加了機(jī)制砂的生產(chǎn)成本、浪費(fèi)資源、對(duì)環(huán)境不利,也破壞了機(jī)制砂的自然級(jí)配,不利于達(dá)到骨料的更大密度。與天然砂相比,機(jī)制砂顆粒粗糙、棱角多、級(jí)配較差,在配制中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土?xí)r,用水量相對(duì)較大,拌制的混凝土工作性差,易離析。機(jī)制砂中的石粉填補(bǔ)了混凝土骨料之間的空隙,改善了混凝土和易性,提高了混凝土密實(shí)度,也就提高了混凝土的強(qiáng)度,對(duì)混凝土的耐久性也大有益處。對(duì)于用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30混凝土的Ⅲ類機(jī)制砂,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其石粉含量不宜超過(guò)7%,但根據(jù)使用地區(qū)和用途,在試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,允許供需雙方協(xié)商確定機(jī)制砂中的石粉含量。
生產(chǎn)水泥時(shí)常加入20%以內(nèi)的石灰石作混合材,生產(chǎn)混凝土?xí)r用石灰石粉取代部分細(xì)集料,除自身填充效應(yīng)外,與石灰石混合水泥配制的混凝土沒(méi)有本質(zhì)差別。石灰石粉在水泥水化過(guò)程中可起到晶核作用,誘導(dǎo)水泥的水化產(chǎn)物析晶,加速水泥水化,石粉還對(duì)鈣礬石向單硫型轉(zhuǎn)化有阻止作用,從而提高混凝土強(qiáng)度。為此,用不同石粉含量(或摻量)的機(jī)制砂配制混凝土,以探究石粉含量對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性和抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律,為機(jī)制砂在工程應(yīng)用中合理控制石粉含量提供參考。
依照《公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程(JTJ053-94)》規(guī)定的試驗(yàn)方法,分別采用P.O 32.5和P.O 42.5水泥在較大水灰比、較少水泥用量條件下,配制C30混凝土,固定水灰比和用水量,機(jī)制砂中石粉含量從0按5%步長(zhǎng)遞增到20%,以研究石粉含量對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性和強(qiáng)度的影響。抗壓強(qiáng)度試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm,每組6塊分別測(cè)試7 d和28 d強(qiáng)度。
分別用不含石粉的機(jī)制砂和石粉含量為7%的機(jī)制砂,按不同水灰比配制混凝土,進(jìn)一步試驗(yàn)研究石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。
A1、B1、A2、B2的粘聚性很差,A3、B3的粘聚性稍差,A4、B4、A5、B5的粘聚性適中,也就是說(shuō),混凝土拌合物的粘聚性隨著石粉含量的增加而增加,離析現(xiàn)象隨石粉含量增加明顯改善。由于機(jī)制砂中的石粉增加了混凝土中粉體材料比例,保水性增強(qiáng),泌水情況得到改善。
石粉增加了水泥漿體含量從而提高了混凝土的流動(dòng)性,石粉還起到微滾珠作用,減少砂與砂之間磨擦而改善混凝土的和易性。如A組坍落度在石粉含量為0時(shí)更小(5 cm),石粉含量為10%時(shí)坍落度更大(13cm),B組在石粉含量為5%以下時(shí)測(cè)不出坍落度,從10%以后,坍落度提高到3.5~4 cm。
在單位用水量相同、外加劑摻量與水泥用量比例相同條件下,A組試樣的水泥用量相對(duì)高于B組試樣,A組坍落度整體上要高于B組,砂中石粉含量達(dá)到20%時(shí)(A5),拌和物塑性降低,坍落度降低到7.5 cm。
用P.O 32.5(A組)和P.O 42.5(B組)配制成的2組試驗(yàn)混凝土的7 d和28 d強(qiáng)度均隨石粉含量增加而增加(見(jiàn)表1、表2和圖2), A組中機(jī)制砂石粉含量20%時(shí)(A5),混凝土的28 d強(qiáng)度比不含石粉時(shí)(A1)提高了4.5 MPa;試件B5強(qiáng)度比B1提高了5.7 MPa,比A組提高多一些。各試件間7 d強(qiáng)度與28 d強(qiáng)度之比差別不大,2組平均值分別為75%和76%,可見(jiàn)其強(qiáng)度隨齡期的發(fā)展規(guī)律與石粉含量關(guān)系不明顯。
B組單位水泥用量相對(duì)于A組少一些,強(qiáng)度提高多一些。也就是說(shuō),在單位水泥用量少的情況下,石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)更加突出。
配制中低強(qiáng)度混凝土?xí)r,水灰比較大、水泥用量少,機(jī)制砂中的石粉補(bǔ)充了細(xì)顆粒,增加了混凝土拌合物的稠度,拌合物的粘聚性隨著石粉含量的增加而增加,離析現(xiàn)象隨石粉含量增加明顯改善,機(jī)制砂中含有適當(dāng)比例的石粉可以提高坍落度。石粉的存在,增加了固體表面積對(duì)水的比例,保水性增強(qiáng),泌水情況得到改善。機(jī)制砂中的石粉在水泥水化反應(yīng)中起晶核作用和微集料填充作用,增加了混凝土的密實(shí)度,在