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近年來，由于我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模開展，河砂作為混凝土中重要的組成部分，已被過度開采并使用。隨著河砂資源的日漸枯竭，使用機(jī)制砂替代河砂應(yīng)用到混凝土中，已受到廣泛的重視和推廣。機(jī)制砂有別于河砂的一個特點是其在加工過程中會產(chǎn)生的粒徑小于0.075mm的石粉。適量的石粉能夠填充骨料之間的空隙，增加混凝土的密實性，從而改善混凝土的和易性。但是過量的石粉會造成混凝土拌合物需水量的增加，使拌合物變得干稠，嚴(yán)重影響混凝土的性能。本文通過配制C25、C40、C60三種強(qiáng)度等級的混凝土，改變機(jī)制砂中的石粉含量(其中C25調(diào)配石粉含量為4%、7%、10%、13%，C40調(diào)配石粉含量為5%、8%、11%、14%，C60調(diào)配石粉含量為3%、6%、9%、12%)，研究不同石粉含量對同一強(qiáng)度等級混凝土和易性、抗壓強(qiáng)度、抗氯離子滲透性能、早期開裂的影響程度和規(guī)律，確定這三種強(qiáng)度等級混凝土中機(jī)制砂石粉含量的合理范圍并分析其機(jī)理。

1試驗原材料

(1)水泥：選用海螺P·O42.5水泥，3d抗壓強(qiáng)度24.3MPa，28d抗壓強(qiáng)度47.1MPa，比表面積341m2/kg。

(2)機(jī)制砂：選用花崗巖機(jī)制砂，符合I區(qū)連續(xù)級配，細(xì)度模數(shù)為2.9，石粉含量為6.2%，緊密堆積密度為1660kg/m3。試驗過程中，根據(jù)所需的石粉含量進(jìn)行篩除石粉或者添加石粉。

(3)碎石：選用粒徑為(5－25)mm連續(xù)級配碎石，表觀密度2670kg/m3，針片狀含量為7.0%，壓碎指標(biāo)為8.0%。

(4)粉煤灰：選用福建新源粉煤灰開發(fā)有限公司生產(chǎn)的II級粉煤灰，各項性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(5)外加劑：選用廈門科之杰生產(chǎn)的緩凝高效減水劑，各項性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2試驗配合比

3試驗方法

混凝土拌合物和易性試驗依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50080－2016)進(jìn)行；混凝土抗壓強(qiáng)度試驗依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081－2002)進(jìn)行；混凝土抗氯離子滲透性能(RCM法)及早期開裂試驗依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50082－2009)進(jìn)行。

4試驗結(jié)果與性能分析

4.1試驗結(jié)果

4.2性能分析

4.2.1石粉含量對混凝土拌合物性能的影響

石粉含量對C25、C40、C60混凝土和易性方面影響的規(guī)律是一致的，適量的石粉是可以改善混凝土的和易性，過少或過量都會對混凝土產(chǎn)生不利的影響。對C25來說，石粉含量在7%－13%范圍內(nèi)，混凝土拌合物的和易性較好；對C40來說，石粉含量在8%－11%范圍內(nèi)混凝土拌合物和易性較好；對C60來說，石粉含量在3%－6%范圍內(nèi)時混凝土拌合物和易性較好。

原因分析：在中、低強(qiáng)度混凝土中，膠凝材料用量較少，石粉的加入恰好能夠彌補(bǔ)機(jī)制砂表面粗糙、空隙率大對混凝土流動性產(chǎn)生的不利影響，石粉在混凝土中形成了漿體，起到了潤滑劑的作用，一定程度上增加了混凝土的流動性，并改善了混凝土的粘聚性及保水性。在高強(qiáng)混凝土中，由于水膠比較低，豐富的膠凝材料足以使混凝土達(dá)到較好的流動性、粘聚性及保水性，過多的石粉反而會吸收一部分自由水，造成漿體的粘稠度過大，減小了混凝土的流變性能，使混凝土的流動性降低。

4.2.2石粉含量對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

在適量的石粉含量范圍內(nèi)，混凝土28d抗壓強(qiáng)度值是隨著石粉含量的增加而增大，超過一定的范圍后，抗壓強(qiáng)度會有所降低。從C25來看，石粉含量10%時混凝土28d抗壓強(qiáng)度值，；從C40來看，石粉含量為8%時混凝土28d抗壓強(qiáng)度值；從C60來看，石粉含量為6%時混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到值。

原因分析：本次試驗所用的花崗巖石粉是一種非活性的惰性材料，它本身不參與水泥的水化，石粉在其中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密實度，改善混凝土中孔隙特征以及漿－集料界面，從而提高了混凝土的強(qiáng)度。而過多的石粉會造成混凝土中骨料顆粒級配不合理，減弱了水泥漿與骨料所形成的骨架作用，反而使混凝土密實性降低，混凝土強(qiáng)度也隨之降低。

4.2.3石粉含量對混凝土抗氯離子滲透性的影響

C25混凝土抗氯離子滲透性能均一般，但會隨石粉含量的增加有所提高；C40混凝土中當(dāng)石粉含量為11%時，抗氯離子滲透性能；C60混凝土中石粉含量為6%時，抗氯離子滲透性能。

原因分析：低強(qiáng)度等級混凝土中膠凝材料用量較少且水灰比較大，石粉含量的增加，豐富了混凝土的漿體量，填充了一部分空隙，增強(qiáng)了混凝土的密實程度，從而提高了混凝土的抗?jié)B性能。較高強(qiáng)度等級混凝土膠凝材料豐富，混凝土內(nèi)部相對密實，連通毛細(xì)管道較少，適量的石粉有利于水泥石結(jié)構(gòu)和界面的粘結(jié)，增強(qiáng)了混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使得混凝土的抗?jié)B性能得到提高。當(dāng)石粉含量的超過一定范圍時，造成混凝土中粉體漿量過多、骨料顆粒級配不合理，因此混凝土抗?jié)B性會開始降低。

4.2.4石粉含量對混凝土早期開裂性能的影響

從表2可以看出，各強(qiáng)度等級混凝土中，隨著石粉含量的增加，混凝土早期開裂現(xiàn)象均有所加劇。在C25混凝土中，混凝土早期開裂現(xiàn)象受石粉含量變化的影響較小；在C40混凝土中，當(dāng)混凝土石粉含量超過11%時，混凝土早期開裂現(xiàn)象加劇嚴(yán)重；在C60混凝土中，當(dāng)混凝土石粉含量超過6%時，混凝土早期裂紋增長迅速。

原因分析：石粉吸附了混凝土中的自由水，隨著石粉含量的增加，吸附比例也隨之增加。混凝土在風(fēng)的作用下水分流失迅速，使混凝土變干，加劇了混凝土的干縮現(xiàn)象，混凝土開裂面積增大。

5結(jié)論

適量的石粉對于機(jī)制砂混凝土是有益的，當(dāng)石粉含量在合理的范圍內(nèi)時，混凝土拌合物和易性得到改善，粘聚性和保水性得到提高，流動性變大；適量的石粉填充了混凝土中的內(nèi)部孔隙，增加了混凝土的密實性，使混凝土抗壓強(qiáng)度及抗氯離子滲透性能得到一定的提高；石粉含量增加，會造成混凝土需水量增大，加劇混凝土干縮現(xiàn)象，從而引發(fā)早期裂紋的產(chǎn)生。

綜合上述試驗結(jié)果可知：低強(qiáng)度等級混凝土(C25)的合理石粉含量在10%～13%之間；中等強(qiáng)度等級混凝土(C40)的合理石粉含量在8%～11%之間；高強(qiáng)混凝土(C60)的合理石粉含量在6%～9%之間。