余玉環(huán)

(廣東省建筑材料研究院有限公司)

0 引言

機(jī)制砂是粒徑小于4.75mm 的顆粒，由巖石、尾礦等經(jīng)機(jī)械破碎篩分制成[1]，目前，機(jī)制砂已廣泛應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中，近年來，專家學(xué)者們對(duì)石粉含量與機(jī)制砂混凝土的性能關(guān)系等進(jìn)行了大量研究并已取得部分有價(jià)值的研究成果[2-4]，但不同研究者提出的最佳機(jī)制砂石粉含量不一致，研究成果缺乏系統(tǒng)性與可比較性。由于不同研究者采用不同產(chǎn)地不同母巖巖性的機(jī)制砂，石粉的成分或石粉的吸附性不同，目前尚無一個(gè)廣泛認(rèn)可或統(tǒng)一的石粉含量參考。同時(shí)，研究機(jī)制砂石粉含量對(duì)混凝土性能影響時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮機(jī)制砂的亞甲藍(lán)值，綜合考慮機(jī)制砂亞甲藍(lán)值及石粉含量，才能更好地判斷機(jī)制砂的性能。

GB/T 14684-2022《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)于2022 年4 月15 日發(fā)布，于2022 年11 月1 日實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂的最大石粉含量放寬到15%，同時(shí)對(duì)MB值的范圍作了更細(xì)的劃分。新標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)制砂的石粉含量要求如表1所示。

表1 機(jī)制砂的石粉含量

本文選用廣州某攪拌站使用的Ⅱ類機(jī)制砂，對(duì)機(jī)制砂的MB 值及石粉含量進(jìn)行測(cè)定，接著用于配制強(qiáng)度等級(jí)為C35 混凝土，研究機(jī)制砂石粉含量對(duì)C35 混凝土的工作性能及混凝土強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)用原材料

⑴水泥：采用英德海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P·Ⅱ42.5R等級(jí)硅酸鹽水泥，水泥的物理性能見表2。

表2 水泥物理性能

⑵粉煤灰：采用廣州市某建材公司的F 類Ⅱ級(jí)粉煤灰，粉煤灰45μm 篩余為21.4%，需水量比為102%，28d活性指數(shù)為77%。

⑶機(jī)制砂：采用清遠(yuǎn)谷成機(jī)制砂,機(jī)制砂的性能見表3。

表3 機(jī)制砂主要性能指標(biāo)

⑷石：混凝土用石采用江西產(chǎn)地的5～25mm 粒級(jí)的碎石。碎石物理性能如表4。

表4 碎石物理性能

⑸減水劑：采用廣州市某集團(tuán)公司生產(chǎn)的高效緩凝型減水劑，減水劑性能如表5。

表5 減水劑性能

⑹水：普通自來水。

1.2試驗(yàn)方法

⑴機(jī)制砂MB值、石粉含量試驗(yàn)按GB/T 14684-2022《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定；

⑵混凝土工作性能試驗(yàn)按GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定；

（3）混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)按GB/T 50081-2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)采用150mm×150mm×150mm的立方體試塊。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取廣州某攪拌站C35 混凝土配合比，混凝土的水膠比為0.39，含砂率為42%。設(shè)定機(jī)制砂石粉含量分別為5%，7%，10%，13%，15%，原狀機(jī)制砂石粉含量為5%，其他石粉含量機(jī)制砂通過在原狀機(jī)制砂的基礎(chǔ)上篩分調(diào)整獲得。經(jīng)調(diào)整的機(jī)制砂混凝土配合比如表6。

表6 C35機(jī)制砂混凝土配合比及工作性能

為了研究機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土性能的影響，控制配比中水泥、碎石、粉煤灰等原材料摻加量不變，因石粉含量引起的混凝土流動(dòng)性能變化，通過調(diào)整外加劑摻量使各石粉含量機(jī)制砂混凝土流動(dòng)性基本保持一致，坍落度為(200±20)mm，拓展度為(500±20)mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1石粉含量與機(jī)制砂MB值測(cè)定結(jié)果

對(duì)篩分調(diào)整石粉含量后的機(jī)制砂進(jìn)行MB 值測(cè)定，得到圖1 的結(jié)果。由圖1 可以看出，隨著純石粉含量的增加，機(jī)制砂MB 值隨之增大，主要是由于石粉的加入增加了粉料的比表面積，增強(qiáng)了機(jī)制砂對(duì)亞甲藍(lán)的吸附作用；石粉含量為15%時(shí)，MB 值約為0.7，在≤1.0 范圍內(nèi)，符合Ⅱ類砂要求。

圖1 石粉含量與機(jī)制砂MB值的關(guān)系

2.2石粉含量對(duì)混凝土工作性能的影響

根據(jù)表6 的配比配制C35 混凝土，測(cè)定各比例石粉含量機(jī)制砂應(yīng)用于C35 混凝土的情況，從測(cè)試結(jié)果來看，當(dāng)石粉含量為5%～7%時(shí)，為了使混凝土的坍落度和拓展度保持相近或相同，所需要的減水劑用量不變；當(dāng)石粉含量為7%～15%時(shí)，為了使混凝土的坍落度和拓展度保持相近或相同，隨著石粉含量的增加，所需要的減水劑用量相應(yīng)增加，石粉含量為15%時(shí)所需要的減水劑用量比石粉含量為5%時(shí)所需要的減水劑用量提高了0.3%。

機(jī)制砂石粉含量由5%增加到7%時(shí)，混凝土工作性能仍然保持不變，主要是由于石粉粒徑小于75μm 顆粒，細(xì)度與水泥細(xì)度相當(dāng)，可以作為膠凝材料的補(bǔ)充，石粉在混凝土中能形成粉體漿體起到潤(rùn)滑作用，使混凝土的和易性變好，同時(shí)石粉填充于粗骨料間隙中，置換出混凝土體系中的填充水，從而使混凝土體系中自由水增加，使拌合物漿體的流動(dòng)性能變大。但是，隨著機(jī)制砂中石粉含量的提高，導(dǎo)致用水量增加，同時(shí)，石粉對(duì)減水劑具有一定的吸附作用［5］，需要增加減水劑用量以使混凝土保持相同工作性能。

2.3石粉含量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

石粉含量對(duì)機(jī)制砂拌制的C35 混凝土的抗壓強(qiáng)度影響如圖2 所示。根據(jù)圖2 的測(cè)試結(jié)果可知，隨著石粉含量的增加，C35 機(jī)制砂混凝土的7d 和28d 抗壓強(qiáng)度均有一定程度的增加，石粉含量為15%時(shí)的機(jī)制砂混凝土7d 抗壓強(qiáng)度比石粉含量為5%時(shí)提高2.8MPa，增幅為9.0%；石粉含量為15%時(shí)的機(jī)制砂混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比石粉含量為5%時(shí)提高了2.4MPa，增幅為5.4%。在機(jī)制砂拌制的混凝土中，石粉的摻入會(huì)提高膠凝材料中的漿體量，使得混凝土密實(shí)度增強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度增大。同時(shí)，石粉微小顆粒還能與鋁酸三鈣水化形成水化碳鋁酸鈣，使得混凝土強(qiáng)度增大［6］。

圖2 C35混凝土抗壓強(qiáng)度與石粉含量關(guān)系

3 結(jié)論

⑴機(jī)制砂石粉含量在5%～15%時(shí)，隨著石粉含量的增加，機(jī)制砂MB值隨之增大，MB值≤1.0。

⑵機(jī)制砂石粉含量在5%～7%時(shí)，對(duì)C35等級(jí)混凝土的工作性能影響不大；石粉含量在7%～15%時(shí)，隨著石粉含量的增加，需要增加減水劑用量以使混凝土保持相同工作性能，減水劑摻量提高0.3%左右。

⑶石粉含量在5%～15%時(shí)，機(jī)制砂石粉含量對(duì)C35混凝土有影響，隨著石粉含量增加，C35 等級(jí)混凝土的抗壓強(qiáng)度隨之增大，強(qiáng)度提高約3MPa。