石粉和机制砂在混凝土中的正负效应

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。

(1)正效应     级配效应：在配制中低强度混凝土时，补充粉体材料，弥补水泥用量少、机制砂混凝土和易性差的缺陷，减少拌和物的泌水。

对于级配较差的机制砂，石粉具有完善级配的作用，减小颗粒间的空隙，排出空隙中的部分水分，使自由水增加，从而使浆体流动性增大，减小对用水量的需求，同时增加拌和物的密实度。

    润滑作用：石粉增加了拌和物中的浆体含量，弥补了机制砂棱角性和表面粗糙的缺点，克服机制砂形貌效应的不良影响，有利于减少机制砂与碎石间的’摩擦，改善拌和物和易性。

    填充效应或微集料效应：石粉微粒可以增加水泥石的密实度，减少界面泌水，有效堆积使过渡区密实化，改善了“次中心区过渡层一的结构，增加抗渗性能，降低变形性能。

    晶核作用和匀化效应：石粉颗粒，尤其是lOpm以下的微粒，可以诱导水化物析晶，促进C3S和C3A水化，石粉在水泥浆中的均匀分布，能够提高有效结晶产物含量而提高强度。

    对水化的增强作用：石粉中的CaC03参与C3A的水化反应，生成水化碳铝酸钙，阻止AFt向AFm转化． (2)负效应     比表面积效应：石粉增加了固体物的总体比表面积，增加了对用水量的需求．水灰比不变时，固体物总表面积的增加，就会使混凝土工作性降低。

达到相同坍落度，会增加对减水剂的需求量。

    重力效应：机制砂密度较大，>https://www.flowerba.com/颗粒较多，级配不良，形状尖锐和棱角性，使混凝土拌和物显得干涩、易离析泌水，同时增加了合理砂率。

由于机制砂较大的表观密度，会增加混凝土拌和物在搬运和捣实过程中的离析倾向，加剧混凝土泌水相塑性沉降收缩，影响混凝土表面的耐久性。

(3)重性效应     水粉比效应：如果水粉比过大，易产生离析泌水，对于水灰比较大的混凝土，可以靠石粉适当降低水粉比，改善粘聚性和增强保水性，减弱离析泌水：在工作性良好的情况下，如果石粉含量过高，会使水粉比偏小而降低拌和物的流动性．     集粉比效应：集粉比过大时，不利于浆体填充集料颗粒间的空隙，石粉可以降低集粉比；如果集粉比过小，浆体含量过高，会增加干缩和降低弹性模量。

    咬合作用：机制砂颗粒形状不规则，具有棱角性，颗粒之间相互啮合，增加抗折强度和抗拉强度，对混凝土的变形有限制作用：集料颗粒的交错分布，润滑所需的浆体层厚度需要增大，要保持同样的流动度，需要更多浆体。

    稀释效应：如果用石粉取代部分胶凝材料，会直接降低水泥有效成分的含量，在混凝土中，石粉增加了浆体含量，相对地也降低了水泥在浆体中的比例。

过分的稀释会降低水泥或混凝土强度，但可以解决强度富裕过多与工作性之间的矛盾。

    表面特性效应：机制砂粗糙的表面特性，可以增加集料与水泥浆之间的粘结强度，同时粗糙的表面和创伤微裂隙会增加吸水率，使混凝土显得干涩，而振捣时水分易释放，配制不当易出现水泥现象，同时产生较多的连通孔而降低抗冻性能，由于高强度混凝土的水灰比很低，水泥石致密少孔，自身已具有很强抗冻性能；对于中低强度混凝土，可以采用适量的引气剂，不连续的细小气泡阻断连通孔，可大幅度提高抗冻性能，高效减水剂同时与引气剂复掺，以保证混凝土强度。

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石粉在机制砂混凝土中的作用机理五点总结

(l)用强度法分析了几种石粉的活性，以石粉按比例取代部分水泥后，就石灰石石粉而言，石粉越细，抗压强度比越高．     (2)通过热导式量热分析法研究了石粉对水化热的影响，实验表明，掺入石灰石石粉的水泥试样水化诱导期和加速期的结束时间均早于不掺石粉的对照 试样和掺入FA者，说明石粉促进水化。

    (3)用水化7天和28天的XRD和SEM对以石粉部分取代机制砂的砂浆试样进行了水化产物分析。

随着石粉含量的增加，氢氧化钙和水化碳铝酸钙的晶 体数量增加。

说明一方面石粉可起到晶核作用而促进水化．另一方面石粉中的CaC03参与C3A的水化反应生成水化碳铝酸钙，对水泥水化有增强作用。

    (4)石粉具有使过渡区密实化、改善混凝土孔结构的作用，使孔径得到一定程度的细化，从而增强机制砂混凝土的性能。

    (5)综合分析了石粉和机制砂在混凝土中正反两方面的效应和二重性效应，并提出了一些避免或减弱负效应的办法。

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机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响

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。