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机制砂为什么要掺入石粉

时间:2022-05-06 16:41 编辑:砂石网 点击量:

  随着我国基础设施建设的迅猛发展和对环境保护的日益重视,现有的天然砂已经不能满足工程建设的需要,使用机制砂配制混凝土已成为今后的发展趋势。机制砂与天然砂更显著的区别是机制砂中含有大量粒径小于0.075mm的颗粒,但机制砂中小于0.075mm的颗粒与河砂中小于0.075mm的颗粒性质完全不同。在机制砂生产过程中,不可避免地要产生一定数量粒径小于75μm的石粉,这也是机制砂与天然砂更明显的区别之一。河砂中的被称作泥粉,泥粉对混凝土的工作性、体积稳定性和耐久性都有不利的影响,但机制砂中的细小颗粒则被称为石粉,石粉与母岩的物理化学性质完全一样,且大量的研究表明,适量的石粉对机制砂混凝土的工作性和强度无不利影响,甚至还可以改善混凝土的性能。
 
  目前各国标准对机制砂中石粉含量更高限值存在较大差异,尚无统一标准。而我国石粉含量控制更为严格,国标GB/T14684-2001《建筑用砂》规定混凝土用机制砂的石粉含量分别小于3%(大于等于C60)、5%(介于C30~C60之问)、7%(小于等于C30)。实际上,机制砂生产中通常要产生10%一20%的石粉含量,为了满足国标规定的石粉含量要求,机制砂中过量的石粉必须通过水洗或风选筛除,这不仅增加了机制砂的生产工序,降低机制砂的产量,提高了机制砂的生产成本,而且在水洗或风选过程中,易使0.15、0.30甚至0.60mm粒径的砂颗粒也随之被带出,造成机制砂中细颗粒含量严重不足,破坏了机制砂原有的级配,同时浪费了宝贵的矿产资源和水资源,又造成新的环境污染。
 
  混凝土是一种多相非均质材料,从微观上看是多孔结构,水通过这些孔隙在混凝土中渗透。一般认为,混凝土的渗透性越低,水及腐蚀性介质越不易渗入,即耐久性越好。本试验采用选取一种具有代表性岩性的石粉一石灰岩石粉,研究了石粉含量对不同强度等级混凝土工作性、强度及混凝土氯离子抗渗、水压抗渗的影响。
 
  由于高强混凝土和低强混凝土中胶凝材料的数量不同,石粉对混凝土工作性和强度的影响规律也不同,因此,试验设计了三个系列的试验,对比研究了机制砂中石粉含量对不同强度等级混凝土工作性及强度的影响。
 
  对于C30混凝土,石粉含量为10%~15%工作性及强度更佳;对于C60混凝土,石粉含量为7%~10%工作性及强度更佳;对于C80混凝土,石粉含量的增加,混凝土工作性变化不明显,但石粉含量达到7%时,工作性明显卜降,混凝土强度随石粉含量增加呈逐渐卜降趋势,石粉含量以0~3%较佳。
 
  从工作性反面考虑,低强度混凝土中胶凝材料较少,石粉的存才正好弥补低强度混凝土中胶凝材料较少的缺陷,增加了混凝土浆量,提高了混凝土的工作性。而高强混凝土本身胶凝材料用量较大,水胶比较低,而石粉细度又接近于水泥的细度,增加了混凝土中粉体材料的数量,使混凝土可以流动的自由水变少,致使混凝土变f};从抗压强度方面考虑,石粉对混凝土强度的影响主要因素有:①石粉细度较小,对混凝土具有一定的微集料填充效应;②石粉具有加速效应,石灰石粉颗粒作为一个个成核场所,致使溶解状态的C-S-H凝胶遇到固相粒子并接着沉淀其上的概率有所增大,但这种作用在早期较明显,而后期往往可以忽略;③石灰石粉并非完全惰性,它在水化的过程中可以与水泥中的C3A和C4AF发生反应,生成水化碳铝酸钙,水化碳铝酸盐可以与其他水化产物相互搭接,使水泥石结构更加密实,从而提高了水泥石的强度。上述都是石粉对混凝土强度影响的正效应,但当石粉含量增大的到某极限值时,由于石粉的大量存在,破坏了混凝土中更密实堆积结构,或使混凝土的胶骨比偏离更佳值,导致混凝土强度下降。
 
  对于C30混凝土,石粉含量为10%~15%工作性及强度更佳;对于C60混凝土,石粉含量为7%~10%工作性及强度更佳;对于C80混凝土,石粉含量的增加,混凝土工作性变化不明显,但石粉含量达到7%时,工作性明显卜降,混凝土强度随石粉含量增加呈逐渐卜降趋势,石粉含量以0~3%较佳。在C30低强混凝土中,石粉可以改善机制砂混凝土的氯离子抗渗性能,石粉含量更佳值介于10%~15%;石粉对C60高强机制砂混凝土的氯离子抗渗性影响不明显;对于C80超高强混凝土而言,混凝土的抗氯离子渗透系数非常小,而且随石粉含量的增加,抗渗系数逐渐提高。对C30低强混凝土其水压抗渗和氯离子抗渗有较好的相关性,石粉含量为10%~15%时,混凝土的水压抗渗系数更低。