机制砂在混凝土配比中的应用

2020-06-17

江西建材 2020年5期

南昌市建筑科学研究所，江西南昌 330000

机制砂是指对岩石进行破碎，并筛分而得到的公称粒径在5mm以下的岩石颗粒。在现今混凝土配比中得到广泛应用。它具有强度高，物理力学性能好，石粉含量可控的优点，可提高混凝土的密实性，改善混凝土的工作性能。不过，需要注意的是，机制砂中过多的石粉会使会妨碍砂与水泥的粘结［1］，从而降低混凝土强度。并且，过量的石粉会降低混凝土的和易性及工作性能。因此，如何使用机制砂进行混凝土配比设计是近年来的混凝土研究方向之一。

1 试验方案及设计

配比原材料信息：

细骨料：（1）天然砂：细度2.9，含泥量0.6，堆积密度1510kg/m3；（2）机制砂：采用三种机制砂，细度均为3.0，石粉含量分别为5%，10%，15%。

粗骨料：分两种，5～20mm 一级（大石子），石子含泥量1.0%，压碎指标10%，针片状含量7%使用时应掺配，强度80MPa 以上。

水泥：P.II52.5R 水泥，28d 强度为60.2MPa；

外加剂：江西创新新型的LCX-B 高性能标准型减水剂；

粉煤灰：采用F 类II 级灰，其细度为1.25，需水量比为97；

矿粉：采用7d 活性指数为75%，28d 活性指数为95%的矿粉。

混凝土设计强度等级为C50，在保证坍落度，胶凝材料用量基本一致的情况下，通过调节用水量及外加剂用量进行配比设计，设计方案见表1。

表1 混凝土配合比 kg/m3

其中A01 所用砂为天然砂；A02，A03，A04 的砂为人工砂（机制砂）。

2 混凝土的力学性能分析

各组砼的抗压强度实验数据见表2。

表2 砼的抗压强度实验数据

由表2 可知，A01（掺天然砂）的强度比A02，A03，A04的强度要低。对比破开面可以发现，天然砂混凝土比机制砂混凝土有更多空洞。由此可见与天然砂相比，机制砂对混凝土的强度起到增强作用。由于石粉的强度与母材强度相当，且在混凝土中能起到很好的填充效果，并且加强了胶凝材料的水化作用。所以相较于天然砂混凝土，机制砂混凝土的强度有很大提高。

但从表中可以看出石粉含量超过15%的混凝土强度明显偏低，且拌合物有轻微泌水，很粘稠。这说明如果石粉用量过多，会导致大大增加混凝土的用水量，需要使用更多的外加剂才能保证混凝土的坍落度及用水量无显著变化。而过多的外加剂使用会造成混凝土更粘稠，并增加混凝土的泌水，降低混凝土的工作性能。过多的石粉也会妨碍水泥浆料与骨料之间的结合，从而降低混凝土的强度。

3 混凝土抗开裂性能试验数据分析

3.1 实验原理

依据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性和耐久性能试验方法标准》进行混凝土抗开裂实验，每组混凝土进行两个平行实验，混凝土浇筑入模后，用小型振捣棒插入混凝土振捣，振捣完成后，抹平混凝土表面，并用平行于试件表面与裂缝诱导器方向的风对混凝土表面试件吹风，5m/s 左右为试件表面中心处的风速大小。

3.2 实验结果分析

混凝土抗裂实验数据见表3。

表3 抗开裂性能试验数据

从表3 可知，机制砂混凝土开裂时间要早于天然砂混凝土，可以看出机制砂混凝土相较于天然砂混凝土，对抗裂更敏感。石粉含量为5%的混凝土在加水后410min 开始开裂，而15%石粉含量的混凝土的开裂时间为298min，，因此，机制砂混凝土随着石粉含量的增加，开裂敏感性亦增强。

表3 中，A02 组（即石粉含量为5%时）的最低，5%和10%石粉含量混凝土的单位面积裂缝数均小于天然砂混凝土。但当石粉含量增大为15%时，单位面积裂缝数极具增大。可见当石粉含量小于10%时，掺机制砂对可提高混凝土的抗开裂性能，究其原因，是由于石粉填充进了混凝土的空隙中，从而增强了砼的密实度，降低了混凝土的开裂风险。但是，过多石粉会导致混凝土的吸附水量加大，使混凝土的粘稠度上升，从而导致自由水迁移困难，增大了混凝土塑性收缩量，提高了混凝土的开裂机率。