機制砂是由巖石經除土開采、機械破碎、篩分制成的,不可避免地要產生一定量的石粉,其粒徑小于75μm,礦物成分與化學成分與機制砂母巖相同。在工程應用中有些項目通過水洗去除機制砂中的石粉,這不僅增加了機制砂的生產成本、浪費資源、對環境不利,也破壞了機制砂的自然級配,不利于達到骨料的更大密度。與天然砂相比,機制砂顆粒粗糙、棱角多、級配較差,在配制中低強度等級混凝土時,用水量相對較大,拌制的混凝土工作性差,易離析。機制砂中的石粉填補了混凝土骨料之間的空隙,改善了混凝土和易性,提高了混凝土密實度,也就提高了混凝土的強度,對混凝土的耐久性也大有益處。對于用于強度等級小于C30混凝土的Ⅲ類機制砂,國家標準規定其石粉含量不宜超過7%,但根據使用地區和用途,在試驗驗證的基礎上,允許供需雙方協商確定機制砂中的石粉含量。
生產水泥時常加入20%以內的石灰石作混合材,生產混凝土時用石灰石粉取代部分細集料,除自身填充效應外,與石灰石混合水泥配制的混凝土沒有本質差別。石灰石粉在水泥水化過程中可起到晶核作用,誘導水泥的水化產物析晶,加速水泥水化,石粉還對鈣礬石向單硫型轉化有阻止作用,從而提高混凝土強度。為此,用不同石粉含量(或摻量)的機制砂配制混凝土,以探究石粉含量對機制砂混凝土工作性和抗壓強度的影響規律,為機制砂在工程應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規程(JTJ053-94)》規定的試驗方法,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,機制砂中石粉含量從0按5%步長遞增到20%,以研究石粉含量對機制砂混凝土工作性和強度的影響�？箟簭姸仍噳K尺寸為150 mm×150 mm×150 mm,每組6塊分別測試7 d和28 d強度。
分別用不含石粉的機制砂和石粉含量為7%的機制砂,按不同水灰比配制混凝土,進一步試驗研究石粉對機制砂混凝土抗壓強度的影響。
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,混凝土拌合物的粘聚性隨著石粉含量的增加而增加,離析現象隨石粉含量增加明顯改善。由于機制砂中的石粉增加了混凝土中粉體材料比例,保水性增強,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時更小(5 cm),石粉含量為10%時坍落度更大(13cm),B組在石粉含量為5%以下時測不出坍落度,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,砂中石粉含量達到20%時(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組試驗混凝土的7 d和28 d強度均隨石粉含量增加而增加(見表1、表2和圖2), A組中機制砂石粉含量20%時(A5),混凝土的28 d強度比不含石粉時(A1)提高了4.5 MPa;試件B5強度比B1提高了5.7 MPa,比A組提高多一些。各試件間7 d強度與28 d強度之比差別不大,2組平均值分別為75%和76%,可見其強度隨齡期的發展規律與石粉含量關系不明顯。
B組單位水泥用量相對于A組少一些,強度提高多一些。也就是說,在單位水泥用量少的情況下,石粉對機制砂混凝土強度的貢獻更加突出。
配制中低強度混凝土時,水灰比較大、水泥用量少,機制砂中的石粉補充了細顆粒,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,離析現象隨石粉含量增加明顯改善,機制砂中含有適當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水的比例,保水性增強,泌水情況得到改善。機制砂中的石粉在水泥水化反應中起晶核作用和微集料填充作用,增加了混凝土的密實度,在