機制砂石粉含量對混凝土性能的影響（四）

　　天然砂資源的日趨匱乏，我國混凝土用機制砂逐步替代河砂是大勢所趨。機制砂是由巖石經機械破碎、篩分制成，其區別于天然砂最顯著特點是其破碎生產中會產生15%～20%的粒徑小于75μm的石粉。正因如此，國內外學者針對石粉含量對新拌機制砂混凝土工作性、外加劑效能和硬化混凝土力學性能、體積穩定性和耐久性影響進行了大量研究，但不同研究者所得出的機制砂最佳石粉含量或提出的石粉含量限值并不一致，甚至存在爭議。鑒于機制砂中的石粉，尤其是石粉中有黏土存在時，會對機制砂混凝土的某一性能或綜合性能產生顯著影響，機制砂相關標準均對石粉含量進行了限定。對于機制砂石粉含量限值，不同國家的標準規定存在較大差異，如印、英、澳和歐盟等國家及地區容許機制砂中石粉含量有更高的限值，而中、日、美等國的標準規定限值較低。 免 費 咨 詢 免 費 咨 詢

生產線現場

　　我國不同行業或地方標準的規定也不盡相同。許多研究表明，機制砂中不含黏土的石粉是無害甚至是有益的，使用高石粉含量（10%～15%）機制砂也可以配制優質混凝土。因此，目前尚無一個廣泛認可或可接受的最佳石粉含量，造成石粉含量限值存在爭議或分歧的根本原因是不同的研究者采用的機制砂或石粉品質不一樣，包括機制砂母巖巖性、級配或粒形，石粉中的有害性黏土含量或石粉吸附性、石粉的活性或細度等。因此，針對不同地區、不同工程用的機制砂，其最佳石粉含量需要結合該地區母巖所加工的機制砂特性和工程用混凝土通過具體試驗研究確定。

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浙江景寧至文成高速公路第JWTJ-02標段位于浙江省景寧縣內山嶺重丘區，周邊碎石和天然河砂資源匱乏，但工程建設中隧道開挖又產生大量花崗巖洞渣。按照“因地制宜、就地取材”的原則，該標段C20～C50所有混凝土均采用隧道洞渣加工的機制砂和碎石集料配制。鑒于目前工程建設中常用的機制砂多為石灰巖，對花崗巖機制砂的研究與應用較少。

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本文以隧道洞渣自制的花崗巖機制砂石為集料配制C20～C50混凝土，著重研究花崗巖機制砂石粉含量對不同強度等級混凝土的工作性能、強度和抗氯離子滲透性能的影響，以獲得該花崗巖機制砂混凝土適宜的石粉含量。

2.2石粉含量對混凝土抗壓強度的影響

　　石粉含量對C20～C50機制砂混凝土的7d抗壓強度和28d抗壓強度的影響結果見圖2。

由圖2可見，隨著石粉含量的增加，C20、C25、C30混凝土的7d和28d抗壓強度均呈現增大的趨勢，7d時其石粉含量為14%較石粉含量為5%的抗壓強度分別提高了14.3%，12.5%，10.1%，28d時其石粉含量為14%較石粉含量為5%的抗壓強度分別提高了10.6%，11.6%，12.4%；C40、C50混凝土的7d和28d抗壓強度則隨著石粉含量的增加而呈現先增大后減小的趨勢，且在石粉含量為10%時達到最大值，7d時C40、C50混凝土抗壓強度的最大值分別為45.9，55.2mPa，較石粉含量為5%時分別提高了16.8%，11.3%，28d時C40、C50混凝土抗壓強度的最大值分別為53.8，66.2mPa，較石粉含量為5%時分別提高了10.2%，8.9%。在機制砂混凝土中，石粉對混凝土強度的影響主要有：①合理的摻量可以加速水泥水化的作用，有利于混凝土早期強度的改進；②石粉通過微集料填充效應來填補混凝土中的有害空隙，使混凝土更加密實，強度增加，因此，C20～C50混凝土在石粉含量為5%～10%時，隨著石粉含量的增加其抗壓強度增大。但當混凝土強度等級較高時，混凝土體系中膠凝材料較多，為提高其強度，已將體系中膠凝材料進行了充分設計，使混凝土具有良好的密實堆積結構，此時過量石粉的引入會破壞這種密實堆積結構，使混凝土強度降低，所以C40、C50混凝土在石粉含量為10%～14%時，隨著石粉含量的增加其抗壓強度降低。

2.3石粉含量對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

　　石粉含量對C20～C50機制砂混凝土56d電通量影響的試驗結果見圖3。

　　電通量用于評價混凝土抵抗水、腐蝕離子等介質向內滲透的能力，一定程度上反映了混凝土密實性的高低。圖3結果表明，混凝土強度等級越高，電通量越低，混凝土密實性越高，抗滲透能力越強。隨著機制砂石粉含量的增加，C20、C25、C30混凝土的電通量逐步減小，分別從石粉含量為5%時的3096，2516，1980減少到石粉含量為14%時的2686，2186，1702；而C40、C50混凝土的電通量呈先減小后增大趨勢，當石粉含量為10%時，混凝土電通量最小，分別為1186，780C?？梢姡瑢τ谀z凝材料用量較低的C20～C30混凝土，機制砂中石粉含量的增大，增強了混凝土的抗滲透性，而對于膠凝材料用量較高的C40～C50混凝土，石粉含量宜過高，本試驗最佳值為10%。

究其原因，主要是石粉通過微集料填充效應來填補混凝土中的有害空隙，使混凝土更加密實，從而阻塞氯離子擴散通道，其電通量降低，抗氯離子滲透能力增強；但對于C40、C50混凝土而言，混凝土中膠凝材料用量較高，水膠比較低，混凝土本身具有良好的密實堆積結構，此時過量石粉的加入，則在一定程度上破壞了這種堆積效果，降低混凝土的密實性，導致混凝土的電通量提高，抗氯離子滲透能力減弱。

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