高含粉石灰石机制砂在C60泵送混凝土中的试验研究

刘金标（浙江东洲混凝土有限公司，浙江 杭州 311401）

随着天然砂资源的枯绝，目前各地混凝土细骨料以机制砂为主，由于机制砂轧制出来后石粉含量较高和MB值波动较大，对混凝土的诸多性能产生影响。因此必须对轧制后的机制砂进行风选或水洗，以使机制砂的石粉含量和MB值符合标准要求。目前机制砂一般仅用于C60以下混凝土，特别是未经除粉的原状机制砂只能部份用于低强度混凝土。在对机制砂的风选或水洗过程中，必然对环境造成一定的污染和水资源浪费，且导致部份有效成份的损失。因此如何在混凝土中使用未经除粉的原状机制砂是一个迫切需要解决的课题。本人结合当地资源和生产需要对原状机制砂在C60混凝土中的应用进行了试验研究。

1 试验用原材料

机制砂为某脱硫石灰石粉厂副产品，未经除粉处理，其级配见表1，物理性能见表2。可看出该机制砂不在任何级配区内，呈现两头多、中间少的状况，特别是0.16mm以下颗粒达19%，0.08mm以下石粉含量超出JGJ52-2006标准8.2%。

水泥为浙江豪龙建材有限公司产42.5P·O，28天强度52.1MPa。矿粉为浙江波特兰建材有限公司产S95级,比表面积425m2/kg，28天活性指数99%。粉煤灰为国华浙江宁海电厂产Ⅱ级，细度13.8%，需水量比96%，烧失量0.7%。外加剂为杭州国力建材有限公司产高浓脂肪族复合型和聚羧酸减水剂，减水率分别为22%、26%。碎石为5-25连续级配青石。试验用机制砂和粉煤灰化学成份见表3。

表1 机制砂级配

2 试验结果与分析

2.1 减水剂的选择

由于原状碎屑石粉含量高，混凝土用水量大，使用现有材料配制C60（预估水胶比0.31），胶凝材料加机制砂中石粉达到650公斤以上，因此必须降低混凝土的单方用水量和胶凝材料用量，本试验采取掺加高效减水剂和减水型粉煤灰(矿物减水剂)两种措施。每种措施经多次试验后得到的试验结果见表四。从表4可见单独加聚羧酸大幅减少单方用水量，加脂肪族高浓型减水较少，必须同时加矿物减水剂才能达到胶凝材料最高用量要求。由于聚羧酸减水剂对机制砂的MB值、泥粉含量比较敏感，会导致混凝土坍落度及损失不稳定，因此本试验选用脂肪族减水剂加优质Ⅱ级粉煤灰的方案。

表2 机制砂物理性能

表3 试验用材料化学成份(%)

表4 减水剂和粉煤灰对C60混凝土用水量试验

表5 不同石粉含量机制砂混凝土工作性

2.2 机制砂石粉含量对工作性和强度的影响

高强混凝土胶凝材料用量多，机制砂中石粉含量增加了混凝土的粉料总量，使混凝土细粉料总表面积增加，吸水性增大，从而导致混凝土流动性降低。初步试验表明机制中石粉增加必须适量增加外加剂才能使混凝土流动性保持不变，经多次试配所得混凝土配合比见表5。

表5中不同石粉含量为试验用机制砂将0.08mm以下石粉筛出后配制而成。从表5可见石粉含量高于标准5%以上时，必须适当增加外加剂用量，同时砂率需降低，这样能保持流动性基本一致并满足泵送性要求。随着石粉含量增加，混凝土倒坍时间增加，表明混凝土粘性增加，但含粉达17%时流动性仍然良好

表6 不同石粉含量机制砂配制混凝土力学性能

不同石粉含量机制砂配制混凝土力学性能见表6。从表6可见石粉含量增加，混凝土7天强度增加，28天强度在含粉13%以内略有增加，60天强度基本不变。混凝土7天强度随含粉量增加而提高，是由于机制砂中的石灰石粉有促进早期强度的作用[1]。

2.3 机制砂MB值对工作性和强度的影响

机制砂MB值代表机制砂中泥粉或吸附性物质含量，其数值越高，对外加剂和水的吸附性越强，导致混凝土流动性降低。据统计，该单位所产机制砂MB值基本在0.35-.85间，因此选用MB值0.35-1.00的机制砂进行试验。表7为经多次试验调整后的混凝土工作性数据，可看出随着MB值增大，在用水量不变的情况下，需要较多地增加外加剂用量，才能保持流动性不变。因此必须严格控制机制砂的MB值在0.8以内，混凝土流动性才较易控制。

表7 不同MB值机制砂对混凝土工作性影响

表8 不同MB值机制砂对混凝土强度影响

机制砂MB值对混凝土强度的影响见表8，比较B6、B8、B10可见，随着MB值增加，混凝土7天强度下降较多，28天强度略为下降，60天强度基本不变。B6、B8、B10三组28天、60天强度均高于B4组，这是由于石粉含量较高对强度的增加作用抵消了泥粉含量增加对强度的减弱作用[2]。

表9 0.08mm以下石粉试验数据

表10 折算后石灰石粉外掺量及石粉含量

2.4 高含粉机制砂使用于混凝土的标准符合性

根据以上试验分析，该机制砂在工作性、力学性能上完全可以配制C60混凝土，但不符合JGJ52标准石粉含量不超5%的要求。但是石粉中有一部份颗粒小于45um，按照《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》JGJ/T318可以作为掺合料用于配制混凝土。为此对机制砂筛分所得0.08mm以下颗粒进行了试验，结果见表9。可看出除45um筛余过大外，其余均符合石灰石粉标准，且有55.5%的颗粒在23um以下，比表面积基本达到水泥的细度，对混凝土力学性能有提高作用[1]。若按石灰石粉45um筛余不超过10%计，则石粉中有（100%-35.8%）×1.1=70.6%属于石灰石粉。按这个比例对石粉含量9、13、17%组的混凝土石灰石粉含量和机制砂石粉含量进行折算，结果见表10。可看出混凝土中石灰石粉外掺量在10%左右，这个掺量对混凝土强度、特别是早期强度有一定提高作用[2]，对混凝土体积稳定性有利，对各种耐久性影响很小或有利[3]。折算后机制砂石粉含量符合JGJ52标准。

3 结 语

1）机制砂石粉含量增加，会降低混凝土流动性，含量15%以内可通过适当增加外加剂和减小砂率保持混凝土流动性不变，并对强度、特别是早期强度有一定的提高作用。

2）机制砂的MB值也即泥粉增加，混凝土的流动性下降较多，必须增加较多的外加剂才能保持流动性不降低；MB值在1.0以内，C60混凝土7天强度下降较多，28天、60天强度影响不大。

3）由于高石粉含量机制砂吸水量大，混凝土单方用水量增加多，宜选用高效减水剂和矿物减水剂复掺的方案配制C60泵送混凝土。

4）石灰石机制砂石粉含量15%以内可以用于C60及以下混凝土配制，其MB值宜小于0.8。对所用石灰石矿原料纯度高、泥粉含量低的机制砂，可不经除粉处理直接用于C60及以下混凝土配制。

CSTM建筑材料领域委员会成立大会暨第一次工作会议在京召开

2018年3 月16 日，中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会（以下简称CSTM/FC03）成立大会暨第一次工作会议在北京顺利召开。国家标准化管理委员会工业标准一部主任肖寒，中关村材料试验技术联盟理事长、中国钢研科技集团有限公司副总经理王臣，中国建材集团副董事长、中国建材总院院长姚燕，中国兵器工业集团第五三研究所主任郑会保，中国中材股份有限公司副总裁余明清，中国建材总院党委副书记、中国建材检验认证集团总经理马振珠，宁波浙东建材集团有限公司副总裁张日红以及来自建材生产、使用、建设、销售、研究、管理、检验认证等单位的代表近70人参加了会议。