机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响

导读:　　由于石粉颗粒的粒径与水泥粒径、粒度分布基本相同，石粉难以对水泥产生微集料填充效应，但由于石粉是由机制砂设备中制砂机机制砂带入混凝土中，相对于混凝土胶凝材料为外掺方式，可以降低混凝土中实际的水胶比，降低自由水所形成的孔隙率，提高混凝士的密实性和强度，但当石粉含量过高时，水泥石中或界面过渡区}I{现游离态的右粉，则将不利于集料与水泥石的粘结，降低混凝土强度。

以应用广泛的石灰岩石粉为例，对机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响进行系统研究，得到如下成果： 　　机制砂设备中制砂机生产机制砂中的石粉含量影响机制砂的空隙家和粗糙度值，导致机制砂的粗糙度值与空隙率两个参数，不能准确的反应机制砂的粒形与级配特征。

　　机制砂中适量的石粉可以完善机制砂的级配，丰富机制砂中浆体含量，有利于改善机制砂混凝土的工作性能。

但对于不同强度等级混凝土而言，机制砂中石粉的最佳含量不同。

对于低强度等级混凝土(小于C30)，机制砂中石粉含量的最佳范围在10%～15%之问，对于高强度等级混凝土(C60)，石粉含量的最佳范围在5～7%之间，而对于超高强混凝土(C80)而言，石粉含量最好低于5%。

　　在混凝上中适量的石粉可以起到填充作用，有利于机制矽混凝土强度提高，但不同强度等级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不同，C30混凝土的最佳石粉含量介于10 --15%之间，而C60混凝土的最佳石粉含量介于7～10%之rfIJ，而超高强C80机制砂混凝土的最佳石粉含量介于3～5%之间。

且石粉含量的提高还有利于混凝土抗折强度、劈裂抗拉强度的提高，脆性系数的降低，但抗压弹性模量则随石粉增加而降低。

　　石粉含量的增加不利于机制砂混凝土塑性开裂的控制，尤其是当石粉含量超过7%时：对于混凝土的干缩，随石粉含量增加，机制砂混凝土的干缩率呈现先提高后降低的趋势，低强度等级混凝土其石粉含量拐点在IO%，而高强度等级混凝上其拐点在7%;对于硬化机制砂砂浆的丌裂敏感性而言，当石粉含量介于7～10%之间时，其抗开裂性能最强。

　　石粉含量对混凝土抗渗性的影响受混凝土中胶凝材料数量的影响。

对于低强度等级（少胶凝材料）混凝土，随石粉含量增加，混凝土的抗氯离子渗透性能提高；对于高强度等级（胶凝材料丰富）的混凝土，随石粉’含量增加基本不影响其抗氯离子渗透性能：但对于超高强（胶凝材料丰富，堆积紧密）混凝土，会产生轻微劣化作用。

　　适量的石粉可以改善混凝士的抗冻性，但当石粉对水泥的比例过高时，将使机制砂混凝上的抗冻性劣化。

当行粉含量为10%时，机制砂砂浆具有最佳的耐磨性。

常温f、‘，机制砂中石粉可以改善机制砂砂浆的抗硫酸盐侵蚀性。

　　由于石粉颗粒的粒径与水泥粒径、粒度分布基本相同，石粉难以对水泥产生微集料填充效应，但由于石粉是由机制砂设备中制砂机机制砂带入混凝土中，相对于混凝土胶凝材料为外掺方式，可以降低混凝土中实际的水胶比，降低自由水所形成的孔隙率，提高混凝士的密实性和强度，但当石粉含量过高时，水泥石中或界面过渡区}I{现游离态的右粉，则将不利于集料与水泥石的粘结，降低混凝土强度。

细碎机生产机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响

在机制砂生产过程中，不可避免地要产生一定数景粒径小于75 Lun的石粉，这也是机制砂设备生产机制砂与天然砂最明显的区别之一。

GB/T 14684-2001《建筑用砂》对制砂机生产机制砂中的石粉含量限值作了严格的规定，规定强度等级低于C30、C30-C60、高于C60的混凝十用机制砂石粉含量分别为7%、5%、3%。

实际七，机制砂，￡产中通常要产生10%-15%的石粉含量，甚至有的机制砂石粉含量高达20%以一卜，远超过国标允许的限值含量。

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https://www.flowerba.com/、甚至https://www.flowerba.com/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。

同时，由于机制砂颗粒粗糙、棱角多、级配较差目前各国标准对机制砂中石粉含量最高限值存在较大差异，例如美R等国家标准对石粉含量进行了严格的限制，要求75un以卜颗粒最高7%:英国和西班牙的标准规定63um以下颗粒不超过I5%;法国的相关标准后来成为欧盟标准，63um以下颗粒最高值18%:印度规定75岬以下粒可到20%:标准规定最宽的是澳大利亚，75}Lrn以下颗粒最高限值为25%。

而我国国家标准对机制砂中石粉含量限制最为严格，即依据混凝土强度等级，石粉含量最高值分别为7%，，3%。

为了探讨机制砂中石粉对混凝土性能的影响，以及机制砂中石粉含量的最高限值，本章在第二章研究成果（即石粉岩性对混凝上工作性、强度略有影响，对收缩性能和长期耐久性能无明显差异影响）的基础上，选取一种具有代表性岩性的石粉——石灰岩石粉，用以研究机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响。

　　混凝七拌和物工作性包括流动性、粘聚性和泌水性等方面。

对于高性能混凝土而言，混凝十拌和物的工作性比强度还重要，是保证混凝土浇筑质量的关键。

　　新拌混凝土的泌水使得表面混凝土含水量增大，硬化后表-血．混凝土的强度明显低丁．下面混凝土的强度，甚至在表面产生人量容易剥落的“粉尘”。

如果泌出的水分受到集料或钢筋阻碍的话，则可能在这些集料或钢筋下面形成水囊，影响硬化水泥石与集料或钢筋的粘结。

　　由于机制砂颗粒多棱角，流动阻力人，要达到相同的流动性需要较多的浆体润滑，机制砂颗粒粗糙的表面特性也增加了对用水量和浆体的需求。

水灰比的提高或浆体用量的增加最终都表现为混凝土用水量的增加，用水量大是混凝土泌水的根本原因。

另外，为提高混凝土坍落度而过量地掺用减水剂也会导致泌水。

　　从表4-1与图4-1可以看出，通常天然砂配制出混凝十工作性能较好，其坍落度较人，泌水率较小。

但对于同条件p．的机制砂，当石粉含量较低时，很难配制出工作性很好的混凝上，机制砂由丁颗粒形貌和级配不良，导致其配制出来的混凝土工作性能较差，而泌水率较高。

但当机制砂中含有一定数量石粉时，机制砂的工作性得到了很好的改善，其保水性明显提高，泌水率降低。

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机制砂中石粉对混凝土工作性的影响

针对石粉含量对混凝土和易性的影响，研究者们看法不一。

        一部分学者认为：与河砂混凝土相比，加入石粉，会使混凝土的需水量增大，导致混凝土变得干稠，和易性变差。

研究发现，在其它条件相同时，混凝土坍落度随石粉含量的增加而下降。

Ahmed]等发现，当保持坍落度和水灰比不变时，当固定坍落度在85～115 mm时，混凝土需水量随着石粉含量的增加而增加。

        另有一部分学者认为：石粉的掺入，完善了混凝土特细骨料的级配，提高了混凝土性能。

吴明威等人研究发现：作为机制砂中小于的细小颗粒，石粉不仅能补充混凝土中缺少的细颗粒，而且还增大了固体表面积对水体积的比例，减少了离析和泌水：同时还增加了混凝土的浆量，从而改善混凝土的和易性。

        陈家到的研究结果也表明：在石粉中，70%颗粒的粒径都大于16um，平均粒径为，这不仅有效地填补了混凝土骨料之间的空隙，而且提高了混凝土保水性和粘聚性，改善了离析泌水现象，使混凝土易于成型振捣。

在配制低强度等级混凝土时，这些作用有利于解决混凝土工作性差与强度富佘过大之间的矛盾。

       还有一部分学者认为：石粉含量对混凝土和易性的影响，存在一个度的问题，即最优石粉含量的问题，一旦超过了这个度，石粉对混凝土和易性就会有不良影响。

       郑金炎]研究发现，关于石粉对混凝土和易性的影响，有一个适宜的范围。

当石粉含量超出这个范围时，随着石粉含量的增加，混凝土用水量也在增加，使拌和物变得干稠，其它方面的性能也随之下降。

       杨善顺[]研究发现：石粉含量的增加，逐步改善了混凝土拌合物的粘聚性、抗离析性能。

石粉含量为9%时，混凝土工作性最好；当达到12%时，混凝土变得较粘。

其原因在于：一方面，石粉的存在，不但弥补了机制砂表面粗糙的缺点，而且减少了碎石与机制砂之间的摩擦，改善了拌合物的和易性；另一方面，石粉的存在使混凝土的总比表面积增加，增加集料对自由水的吸附，这在石粉含量较高时表现较明显。

      李亚杰[在《建筑材料》中指出：在人工砂内，粗颗粒含量较多，当把细度模数控制在中砂范围内时，如果小于的细颗粒过少，会使混凝土拌和物的粘聚性变差；但如果细颗粒过多，不仅会增大混凝土用水量，还会影响到混凝土的强度和耐久性，所以石粉含量宜在6%～12%之间。

       saiuc23]筹人的试验结果表明：在不掺外加剂时，河砂部分被机制砂设备中制砂机生产的机制砂取代，会使混合砂混凝土的工作性变差；掺入高效外加剂时，外加剂掺量的增加会改善混合砂混凝土的工作性。

      因此，关于石粉对混凝土工作性的影响方面，其最佳含量与机制砂级配和胶凝材料用量密切相关。

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