鐘 華，錢海洋

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

在西部大開發(fā)及“一帶一路”國家戰(zhàn)略大背景下，我國中西部地區(qū)的基礎設施建設正如火如荼進行，混凝土的需求量快速上升。由于天然河砂資源日漸稀少，加上運輸條件及環(huán)保政策限制，其市場價格不斷攀升，已出現(xiàn)供不應求的狀況。在天然砂缺乏的地區(qū)，機制砂作為天然河砂的替代品在近年來發(fā)展迅猛，大有完全取代天然河砂的趨勢。機制砂與天然河砂的主要區(qū)別是存在一定量的細級配的石粉，因機制砂中石粉含量對機制砂混凝土的各項性能影響較大，很多研究和有關機制砂標準制定時都把機制砂含粉量作為重要內容來對待[1-5]。我國的國家標準、行業(yè)標準以及各地方標準對機制砂石粉含量的規(guī)定大都是按照混凝土強度等級的不同來劃分的。我國各地方和行業(yè)標準對混凝土用機制砂中石粉含量限值的規(guī)定和分類標準見表1。

表1 我國各地方及行業(yè)標準規(guī)定的石粉含量限值表

通過對鐘昭路新制砂機(南方路機V7-60)生產情況及機制砂的各項指標進行了調研[6]。該制砂機生產的機制砂以最高含粉量10%進行控制，但是制砂機生產線采用日本的標準，將0.15 mm以下的微顆粒歸類為石粉，這與我國各標準中石粉的定義(0.075 mm以下為石粉)不同，所以新制砂機生產的機制砂如果換算為我國標準的話，其最高含粉量僅為6%左右。機制砂生產線將多余的粉料(0.15 mm以下)抽到水泥罐儲存，這些粉料除少部分可以回摻到機制砂，其他的大部分因粉料不夠細、沒有足夠的活性而不能得到有效的利用。

1 試驗內容

1.1 試驗材料

水泥：采用華潤水泥P.O 42.5；

砂：采用桂林市平樂縣源頭鎮(zhèn)燈頭村橫山石場機制砂，機制砂的性能指標如表2所示，機制砂篩分試驗結果如表3所示，機制砂篩分級配曲線如圖1所示；

碎石：采用賀州市昭平縣黃姚湖塘石場(5～31.5 mm)；

水：采用潔凈水；

外加劑：采用重慶市振渝聚羧酸高效減水劑。

表2 機制砂的性能指標表

從表2可以得到：機制砂成品的含泥量、泥塊含量、亞甲藍、壓碎指標值、表觀密度、堆積密度、空隙率等技術指標均能滿足《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTG/T F50-2011)中的技術要求。將表3中機制砂篩分試驗數(shù)據(jù)導入圖1級配曲線中，可以發(fā)現(xiàn)：該機制砂的級配曲線位于《建設用砂》(GBT 14684-2011)級配Ⅱ區(qū)中砂范圍內，此類砂也是配制混凝土較為理想的級配區(qū)。

表3 機制砂篩分試驗表

圖1 機制砂篩分級配曲線圖

1.2 試驗方法

本試驗選用石粉含量分別為5%、7%、10%、12%、14%的石灰石機制砂配制C20、C40和C50混凝土，研究不同石粉含量對機制砂混凝土工作性能和力學性能的影響。由于難以直接得到試驗所需要的各種含粉量的機制砂，本試驗首先將機制砂生產線的成品砂經過篩分去除石粉，然后往不含石粉的機制砂中添加石粉，得到試驗所需要的不同含粉量的機制砂。

試驗按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T 50080-2016)對機制砂混凝土的工作性能進行測試；按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081-2016)研究其抗壓性能。

2 試驗結果分析

2.1 石粉含量對機制砂混凝土工作性能的影響分析

機制砂混凝土的工作性能包括流動性、粘聚性、保水性三方面含義。本試驗僅研究當機制砂中石粉含量為5%、7%、10%、12%、14%時對所配制的C20、C40和C50混凝土坍落度的影響規(guī)律。

2.1.1 C20配合比試驗

表4 石粉含量對C20混凝土工作性能的影響(坍落度)對比表

注：每盤拌36 L

從表4中可以看出，石粉含量≤12%時，坍落度受石粉含量的影響較??；當石粉含量>12%時，混凝土的坍落度下降較為明顯。造成這種現(xiàn)象的原因可能是在低強度等級機制砂混凝中加入一定量的石粉，以彌補混凝土中漿體材料的不足，同時也可彌補機制砂棱角性、表面粗糙的缺陷，減少砂與砂之間的摩擦。但石粉含量過高時，拌合物中的粉體材料增加過多，導致用水量增加，混凝土的粘聚性增強，從而坍落度降低。

2.1.2 C40配合比試驗

表5 石粉含量對C40混凝土工作性能的影響(坍落度)對比表

注：每盤拌36 L

從表5中可以看出，當石粉含量為10%～12%時，坍落度達到最大。C40機制砂混凝土相較于C30機制砂混凝土所用的膠凝材料要多一些，其形成的漿體材料也要多一些，機制砂與機制砂之間的摩擦力要小一些，其總體坍落度比C30混凝土要大。同樣對于C40混凝土，當石粉含量>12%時，因漿體材料變稠，其坍落度也會降低。

2.1.3 C50配合比試驗

表6 石粉含量對C50混凝土工作性能的影響(坍落度)對比表

注：每盤拌36 L

從表6中可以看出，石粉含量≤10%時，坍落度受石粉含量的影響較小，同時C50混凝土坍落度達到最大時的機制砂中含粉量更低，僅為7%；而當石粉含量>10%時，混凝土的坍落度下降較快。對于C50混凝土，當石粉含量較高時，混凝土拌合物的粘聚性較強，但會對坍落度造成不利影響。

2.2 石粉含量對機制砂混凝土抗壓強度的影響分析

關于機制砂石粉含量與機制砂混凝土抗壓強度相關性的試驗研究結果見表7。

表7 混凝土配合比及抗壓強度對比度表

從圖2中可以看出，機制砂中石粉含量≤12%時，混凝土的5 d、7 d和28 d 抗壓強度基本呈現(xiàn)上升的趨勢，且上升的趨勢基本一致；石粉含量>12%時，混凝土的抗壓強度隨石粉含量的增加而降低；28 d 強度在石粉含量為10%～12%之間時達到最大；就抗壓強度而言，C20機制砂混凝土的最佳石粉含量約為12%。

從圖3～4中可以看出，機制砂石粉含量在10%時，混凝土的抗壓強度最高；當石粉含量<10%時，混凝土抗壓強度隨石粉含量的增加而增加；當石粉含量>10%時，混凝土抗壓強度隨石粉含量的增加而降低；對于機制砂混凝土的抗壓強度而言，C40、C50機制砂混凝土中石粉含量的最佳值為10%。

圖2 含粉量對C20混凝土抗壓強度的影響曲線圖

圖3 含粉量對C40混凝土抗壓強度的影響曲線圖

圖4 含粉量對C50混凝土抗壓強度的影響曲線圖

3 結語

本文結合鐘昭路的機制砂生產線項目，采用石粉含量5%、7%、10%、12%、14%的石灰石機制砂配制C20、C40和C50混凝土，研究石粉含量對機制砂混凝土工作性能(坍落度)和力學性能(抗壓強度)的影響，得到以下結論：

(1)對于C20機制砂混凝土，石粉含量接近12%時，混凝土拌合物的坍落度和混凝土抗壓強度表現(xiàn)較為理想。

(2)對于C40機制砂混凝土，當石粉含量為10%～12%時，坍落度達到最大；石粉含量在10%時，混凝土的抗壓強度最高，機制砂中石粉含量的最佳值為10%。

(3)對于C50機制砂混凝土，石粉含量不超過10%時，坍落度較大，能較好地滿足施工要求；石粉含量在10%時，混凝土的抗壓強度最高，C50機制砂混凝土的最佳石粉含量約為10%。