石粉含量对C50自密实混凝土性能的影响

夏旭东

[摘要]通过对自密实混凝土的坍落度、扩展度和7d、28d抗压强度的研究，探究了石粉含量对自密实混凝土性能的影响规律。试验表明：石粉含量的增大对自密实混凝土的工作性能产生了不利影响；在石粉替代率小于5%时，石粉对自密实混凝土力学性能有积极的作用。

[关键词]机制砂；石粉；自密实混凝土

[中图分类号]TU528.53 [文献标识码]A

自密实混凝土是具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土。作为主要原材料的天然砂资源紧缺，机制砂替代天然配制混凝土势在必行。机制砂中含有大量与母岩物理化学性质相同粒径小于0.0075mm的石粉。有学者認为随着石粉含量的增加，在一定程度上提高了混凝土保水性和粘聚性，改善了离析泌水现象。低强混凝土随石粉含量的增加，丰富了混凝土的浆量，使硬化后混凝土中的孔隙减少，提高了混凝土的密实性，也提高了混凝土的抗渗性能。石粉对水泥水化具有增强作用，石粉在水泥水化反应中起晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化并参加水泥的水化反应，阻止钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转化。

同时，也有学者发现石粉含量过高时，非活性石粉不具有水化及胶结作用，在水泥含量不变时，过多的石粉使水泥浆强度降低，因而混凝土强度减小。适量的石粉可以增加浆体的量，提高坍落度，但随着石粉含量继续增加，混凝土坍落度值降低。

对石粉影响自密实混凝土性能的研究尚未有统一的结论。因此，研究石粉对自密实混凝土的性能影响显得尤为重要。本文从石粉含量出发，研究其对自密实混凝土的工作性能和力学性能

1 原材料

细集料：由天然砂与机制砂以7：3的比例复配成的混合砂，细度模数为2.99的Ⅱ区中砂。其中机制砂的细度模数为3.25，为Ⅰ区粗砂，天然砂的细度模数为2.61，为Ⅱ区中砂。

粗集料：4.75mm-19mm的连续级配，按照（4.75mm-9.5mm：9.5mm-19.0mm=15%：85%）比例掺配，含泥量0.8%，压碎值18.5%。

水泥：采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，其物理性能见表1。

粉煤灰：I级粉煤灰，主要性能见表2。

石粉：由密封式制样粉碎机对石灰岩质机制砂磨粉获取，细度为200目。

外加剂：聚羧酸高性能减水剂，含固量24.91%，减水率为25.5%。

水：自来水。

2 试验配合比

为了研究石粉含量对自密实混凝土性能的影响，以表3为基准组，设计强度为C50，粉煤灰掺量30%，水胶比为0.35，砂率45%，不考虑细集料中本身的石粉含量，用石粉替换等质量的细集料，分别替换5%、10%、10%。

3 试验方法

混凝土坍落度试验参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GBT50080-2016 进行；抗压强度试验参照 《普 通 混 凝 土 力 学 性 能 高 试 验 方 法 标 准》GB/T50081-2011 进行。

4 试验结果及分析

石粉含量对混凝土和易性试验结果见表 4。

4.1 石粉含量对自密实混凝土工作性能的影响

由图1可知，混凝土的工作性能随着石粉替代率的增加而逐渐变差。当石粉替代率大于等于10%时，该混凝土的工作性能已经无法达到自密实混凝土的要求。由于石粉的比表面积较大，可以吸附大量的水，在用水量不变的情况下，可供给混凝土流动性的水减少，导致混凝土拌和物的粘聚性加大，混凝土拌合物的流变性能明显变差。

4.2 石粉含量对自密实混凝土抗压强度的影响

由图2可知，混凝土的7d、28d抗压强度随着石粉替代率的增加表现出先增大后减小的趋势，其中当石粉替代率为5%的时候，混凝土的7d、28d抗压强度均为最大值。在石粉替代率小于5%时，石粉可以起到积极的作用，促进水化硅酸三钙和水化铝酸三钙的形成，从而提高水泥浆的强度。随着替代率的增大，混凝土拌合物的粘聚性加大，石粉的填充效果无法有效发挥，反而影响水泥石与粗细集料的接触面，导致混凝土强度降低。当替代率为10%和15%时，强度已经不满足C50混凝土强度要求。

5 结语

（1）石粉含量的增大，对C50自密实混凝土的工作性能产生不利的影响。当石粉替代率大于等于10%时，该混凝土的工作性能已经无法达到自密实混凝土的要求。在5%～10%替代率下，扩展度损失显著增大。工作性能作为自密实混凝土的重要技术指标，降低石粉含量对自密实混凝土有着重要意义。

（2）自密实混凝土的抗压强度随着石粉替代率的增加表现出先增大后减小的趋势，在石粉替代率小于5%时，石粉可以起到积极的作用，提高混凝土强度。当替代率为10%和15%时，强度已经不满足C50混凝土强度要求

（3）合理平衡自密实混凝土的力学性能和工作性能的权重，也是影响石粉含量的重要因素。

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