机制砂石粉含量对混凝土的强度影响

2018-03-28潘祖伟刘艳云

四川水泥 2018年11期

潘祖伟刘艳云

（中交三航局第三工程有限公司，江苏南京 210000）

0 前言

混凝土的强度是判断混凝土品质的关键指标，因此如何提高混凝土强度并使它处于稳定的状态，是施工生产企业必须考虑的问题。但是目前随着各类自然资源的大量开采使用，天然河沙的储量不断减少，而且在较短的时间内是不能再生的，在此环境下用机制砂代替天然砂是大形式所趋，但是机制砂在制造的时候必然会存在一定量的石粉，导致混凝土的强度受到影响。

1 机制砂概述

机制砂，通常是指颗粒粒径在4.75mm以下的岩石，通过对其进行除土处理，并由机器进行碾碎、筛选制造的砂石。机制砂多数都是选取当地的材料，还有一部分是通过使用生产粗骨料时剩余的产物作为原料，通过专用的机器设备进行机制砂的制造。要保证机制砂的稳定性，就必须保证在施工的过程中所使用的机制砂的粒径、细度、石粉含量等参数的稳定。

从外观上看，机制砂多以黑色或是灰白色为主，若是采取干法制造机制砂，那么机制砂中的石粉含量会达到百分之十左右。机制砂在制作的时候，石粉是必然的组成部分，只是受到其制造工艺的影响，会导致机制砂中的石粉所占的比例有所不同，有多有少。合理量的石粉将有助于使混凝土各方面的指标参数得到提高，在完善混凝土骨料的级配、提高混凝土的密实性等方面都有较多的帮助，但是要注意石粉的含量，如果较少或者较多都会在一定程度上使混凝土的性能下降。

机制砂可以划分为不同的类型，结合细度模数可以对其进行划分，现在我国所生产的机制砂的细度模数基本都在2.8到3.6的的范围内，属于中粗砂类型，机制砂中石粉的含量也处于中等，在机制砂中所含石粉的比例与细度模数之间呈反比[1]。从机制砂的颗粒形状来看，机制砂表面是有棱角的粗糙小颗粒形状，这种形状在很大程度上降低了混凝土的和易性，但是对于水泥与骨料的粘结有较大的帮助。石粉有利于降低机制砂对混凝土的和易性产生的不利，避免混凝土在使用时出现泌水现象。

2 机制砂石粉含量与混凝土的关系

相关的试验表明，机制砂中的石粉含量对混凝土施工时的影响主要有两方面，首先，当机制砂中石粉所占的比例小于百分之二十的时候，可以提高混凝土的强度，这是由于石粉减少了机制砂之间存在的空隙部分，提高了混凝土的密实度，改善了机制砂级配不良的缺陷，从而使混凝土的强度得到提高。其次，使用机制砂制作混凝土时，在水泥水化的初期，石粉将有利于提高水泥熟料的水化，增强前期的强度。当机制砂中石粉所占的比例大于百分之二十的时候，会使混凝土的胶集比偏离标准，影响胶凝材料的比例，在很大程度上减弱了混凝土的强度。通过相关的研究发现在机制砂中石粉含量的多少对于所生产的混凝土具有多个方面的影响，既有好的也有坏的，这需要控制好掺加量才能使混凝土的强度符合要求。

3 机制砂石粉含量对混凝土的强度的影响

机制砂中石粉的含量对混凝土的强度产生的的影响主要表现在以下几个方面：

3.1 混凝土需水量的变化

在进行混凝土生产的过程中，普遍都会出现这样的情形，在相连的几天之中，采用同样的材料配比，一样的塌落度，天气变化较小，但生产出来的混凝土强度相差较大，这主要是因为需水量的不同导致的。这需要从两个方面进行考虑，第一，机制砂中石粉所占比例的不同会导致混凝土需水量的不一样。第二，机制砂中石粉的含量不同会导致外加剂相对掺加量不一样，从而导致混凝土生产时所需的需水量不一样。

机制砂中石粉所占比例的不同，会导致混凝土对水的需求量不一样，相关人员曾经做过一个实验，用150 μm以下的砂（与石粉的75 μm相类似），混凝土相关规定中Ⅱ级粉煤灰的需水量比的要求，Ⅱ级粉煤灰的细度45 μm的筛余在13到25之间，这和机制砂中石粉的细度大小基本相同，这就说明这一部分的砂，在物理性能方面已经与粉煤灰相差无几，只是在后期增强强度方面不具有粉煤灰的火山灰效果[2]。因此，可以把石粉当做一种惰性胶凝物质，在粉煤灰较为稀少的地区可以使用少量的石粉代替粉煤灰使用，增强性能。可是，这必然会导致，在进行混凝土生产的时候，如果所使用的机制砂中石粉所占的比例较多，随着机制砂使用数量的上升，势必会使混凝土中的惰性胶凝材料的含量也随之增多，使混凝土的水胶比上升，从而使混凝土的强度减弱。对于机制砂中石粉的含量不同会导致外加剂相对掺加量不一样，主要是因为在实际的混凝土生产中，随着机制砂中石粉所占的比例不断增多，就会导致惰性胶凝材料以及活性胶凝材料的数量也增加，但是外加剂的用量不改变，这就会导致外加剂在混凝土中所占的比例降低，从而导致外加剂的减水率下降，生产混凝土时的需水量相对增多，水胶比上升，导致混凝土的强度有所下降。

3.2 混凝土胶凝材料的组成变化

在上文中我们提到，石粉可以作为一种惰性的胶凝材料在生产混凝土的时候使用，那么如果机制砂中石粉的含量产生变化，那么必然会对混凝土中的胶凝材料的构成造成一定的影响。通过相关试验发现，混凝土中的活性掺加料的比例增加到一定程度的时候，影响系数的数值就会逐渐减小，导致胶砂的强度也会慢慢降低。在机制砂中石粉所占的比例也有一个影响系数，当机制砂中的石粉所占的比例到相应的范围之后，它的影响系数的数值也会降低，使胶凝材料的抗压强度减弱，从而导致混凝土的强度在一定程度上减弱。

3.3 石粉对水泥水化的促进作用

根据相关的试验研究表明，尽管石粉是一种惰性原料，但是它在水泥发生水化反应的过程中，会起到晶核作用，加快水泥的水化反应速度，增强混凝土的强度。

3.4 石粉对骨料的填充作用

在混凝土的生产过程中，石粉会发生微集料填充反应，把骨料之间存在的空隙填充好，增强混凝土的密实度，从而保障了混凝土的强度。这种效果在标号较低的混凝土中表现的更加显著。因此施工所使用的机制砂中含有适量的石粉，可以增强混凝土的强度。

但是，在进行混凝土制造的时候石粉的含量并不是越少越好，但也要注意不能过多，注意要控制好石粉的含量。前文提到了石粉含量的多少对混凝土造成的影响，下面根据石粉产生的影响，提出了几点控制机制砂中石粉所占比例对混凝土强度的影响的方法。首先，按照不一样类型的机制砂，要把石粉的含量控制在合适的比例内，既要保证机制砂中所含有的石粉可以代替混凝土中的部分胶凝材料，增强混凝土的密实度以及促进水泥的水化反应，又要让石粉的含量不影响胶凝材料的强度。其次，要做好机制砂的分类存储以及管理工作，机制砂制造出来以后要立即做好机制砂中石粉含量的检测工作，并根据检测结果中石粉的含量计算好所需要的外加剂的使用剂量，必须保证外加剂的稳定性，从而提高混凝土的强度。最后，按照所选用的机制砂的种类，测量并计算好机制砂中石粉所占的比例对混凝土强度的影响系数，结合石粉的含量计算出胶凝材料的强度，把活性胶凝材料的使用量调整到最好，这样才能确保胶凝材料使用时的稳定性，从而使混凝土的强度得到增强。