机制砂混凝土工作性能研究

范昊

【摘要】研究了机制砂和河砂以及粉煤灰对新拌混凝土工作性能的影响，结果表明：机制砂与天然细砂混合使用，在天然细砂掺量不大于50%的情况下，随着细砂掺量的增加混凝土拌合物的和易性得到很好的改善;粉煤灰的分散作用使水分均匀分散，提高了整个浆体的均匀性，从而提高拌合物的抗离析和抗泌水性能。

【关键词】机制砂;混掺;泌水;工作性能

【中图分类号】TU525

【文献标识码】A

在混凝土中，集料占硬化后混凝土体积70～80%左右，一般细集料所占体积约为20～40%。因此细集料对混凝土拌和物的工作性会产生重要的影响。机制砂在粒形、级配与0.075mm以下颗粒含量等方面与天然砂存在显著的差异，因此也导致了其对混凝土的性能影响也与天然砂存在巨大差异[1]，天然细集料经长期的水流搬运与磨蚀，表面光滑、圆润，配制出的混凝土工作性能优良。机制砂由机械破碎而成，其颗粒多棱角表面粗糙，需要更多的浆体包裹[2]。集料颗粒的棱角度会影响空隙率，棱角度高的颗粒会使堆积物具有更大的空隙率，将增加新拌混凝土用水量。因此，本文研究了机制砂和河砂及粉煤灰对新拌混凝土的工作性能的影响规律。

1、原材料与方法

水泥采用P·O 42.5，机制砂细度模数为3.5、石粉含量5.6%、表观密度为2900 kg·m-3，河砂细度模数为3.0、表观密度为2520kg·m-3、空隙率为41%，粗骨料采用5～25mm连续级配碎石、压碎值为7.3%、针片状颗粒含量为4.0%、表观密度为2730 kg·m-3;聚羧酸高性能减水剂为陕西同成建筑材料科技有限公司生产;粉煤灰取自陕西大唐热电厂，需水量比为95%，28天抗压强度比为70.6%。

2、试验结果与分析

2.1机制砂和河砂对新拌混凝土工作性能的影响

为了对比机制砂和河砂对混凝土坍落度、泌水率的影响，采用石粉含量为5.6%的机制砂配制C15、C20、C30、C40的混凝土，同一强度等级的混凝土用河砂时和用机制砂时配合比相同，混凝土的和易性、保水性、坍落度的试验结果见表1。

由表1可得出在中低强度混凝土中，用机制砂配制的混凝土的粘聚性与保水性比用河砂配制的混凝土的差，坍落度差别不大。这是由于机制砂的颗粒形状粗糙尖锐，颗粒间摩擦力大，同时本机制砂中含有一定量的石粉，對于改善中低强度混凝土的和易性有一定的作用。

2.2 机制砂和细砂混掺对混凝土性能的影响

为了研究细砂取代机制砂时新拌混凝土的性能变化，配制设计强度等级为C30的混凝土，细砂取代机制砂的量分别为20%、30%、40%、50%。天然细砂的细度模数偏小，水泥用量和用水量偏大，而机制砂颗粒棱角分明，粗糙度大，采用机制砂和天然细砂按一定比例配合，用于高性能混凝土中，可减少水泥与用水量，节约成本，提高混凝土的经济性和耐久性。本试验采用不同的骨料，相同的配合比试验结果见表2。

由表2可看中砂的坍落度较大，可达到200mm，而单纯由机制砂拌成的混凝土坍落度最小，只有180mm，随着细砂掺量的增加混凝土拌合物的初始坍落度总体呈增大的趋势，细砂掺量为40%时，坍落度达到最大。机制砂与天然细砂混合使用，掺量不大于50%时，随着细砂掺量的增加混凝土的和易性得到很好的改善。其原因大致可归结为：机制砂为人工破碎而成，棱角较多，机械咬合力较大，间隙较多，致使混凝土的流动性减小;机制砂筛余0.3mm以下所占比例较小，细砂的粒径主要集中在0.3mm以下，与机制砂复合使细骨料具有较好的级配，减少了机制砂之间的内摩擦力，能获得良好的施工性能。

2.3 粉煤灰对新拌混凝土性能的影响

为了研究粉煤掺量对新拌混凝土的影响，混凝土强度等级为C30，配比为水泥：砂：石：水：外加剂=330：669：1190：185：2.1，粉煤灰取代水泥的量分别为0%、10%、20%、30%，测试坍落度，观察振动泌水情况。对于C30混凝土，在掺和不掺粉煤灰时，坍落度基本相同，坍落度为155mm，但不掺粉煤灰的混凝土拌合物稳定性较差，振动后有泌水现象，如果在施工过程中控制不当，容易形成较大缺陷，对混凝土整体质量不利;参加粉煤灰的混凝土拌合物比较稳定，和易性好，震动后没有泌水现象。这是由于粉煤灰的球形玻璃体表面光滑，其球状形态效应能够起到分散和润滑作用，减少水泥颗粒间水泥颗粒与骨料间的摩擦，改善混凝土的流动性，优化了混凝土的颗粒级配，粉煤灰的分散作用使水分均匀分散，提高了整个浆体的均匀性，弥补了机制砂颗粒形貌不好的缺陷，减少用水量，减少泌水和离析。

结论：

将机制砂和天然细砂混掺，可使拌合物的初始坍落度增大且和易性得到明显改善，60%的机制砂与40%的天然细砂混合作为细骨料配制的混凝土性能较为优越;新拌机制砂混凝土中掺入粉煤灰或者磨细矿渣，拌合物的和易性得到较大改善，随粉煤灰的增加，强度较高的混凝土的工作性改善较明显，低强度等级的混凝土的稳定性有所提高。

参考文献：

[1]牟晓磊.机制砂中不同因素对混凝土性能影响研究[J].国防交通工程与技术，2020，18（04）：47-49+70.

[2]张新冉，邱文会，邱润泽.机制砂及机制砂混凝土应用与探讨[J].建材与装饰，2020（18）：51-52.