機制砂石粉含量對混凝土性能的影響（三）

　　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。

1原材料及試驗方法

1.2試驗方法

混凝土坍落度、擴展度按GB/T50080－2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行試驗；抗壓強度按GB/T50081－2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行試驗，試件尺寸為150mm×150mm×150mm；抗氯離子滲透性能按GB/T50082－2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》中的電通量法進行測試，試件直徑為（100±1）mm、高度為（50±2）mm，養護齡期為56d。

1.3試驗方案及配合比

選用在高速公路工程建設中常用的C20、C25、C30、C40、C505個強度等級混凝土進行試驗，對應水膠比為0.58，0.51，0.44，0.38，0.32。機制砂石粉含量設定為5%，7%，10%，14%，通過將石粉與原狀機制砂進行復配制得。經過試拌調整后的機制砂混凝土配合比見表7。

為了凸顯機制砂中石粉含量變化對混凝土性能的影響，試驗采用單因素變量法，同一強度等級機制砂混凝土配合比中膠凝材料用量及粉煤灰摻量、單方用水量和砂率等配合比參數均不變，而石粉含量增加引起的混凝土流動性變化通過外加劑用量的調整，以使所有混凝土流動性基本保持一致，即坍落度達到200～220mm，擴展度達到500～530mm。

2結果與分析

2.1石粉含量對混凝土工作性的影響

由表7可以看出，在5%～7%的石粉含量范圍內，混凝土達到相同或相近的坍落度和擴展度所需要的減水劑用量保持不變；在7%～14%的石粉含量范圍內，隨著石粉含量的增加，混凝土達到相同或相近的坍落度和擴展度所需要的減水劑用量也逐漸增多，對于C20、C25、C30、C40混凝土，石粉含量14%較石粉含量7%機制砂配制的混凝土其減水劑摻量提高了0.2%，對于C50混凝土，石粉含量14%較石粉含量7%機制砂配制的混凝土其減水劑摻量提高了0.15%。

在機制砂混凝土中，石粉含量從5%提高到7%，并未降低混凝土的工作性，其原因主要有：①石粉的細度與水泥的細度相差不大，此時石粉彌補了機制砂混凝土中膠凝材料不足的缺點，這點在低強度混凝土中作用更加明顯；②機制砂表面較為粗糙，而石粉在混凝土中形成粉體漿體可以起到潤滑作用，有利于減少機制砂與粗集料之間的摩擦，改善機制砂混凝土拌合物的和易性；③石粉填充于骨料搭接產生的空隙中，將混凝土體系中原本起填充作用的填充水置換出來成為自由水，自由水增加，拌合物漿體的流動性能變大。

上述是石粉的正作用，然而，隨著機制砂中石粉含量的提高，導致包裹其所需的用水量愈多，同時，石粉對減水劑存在一定的吸附作用，這是石粉的副作用。當正作用大于副作用時，宏觀上混凝土的工作性有所提升，反之，則需要額外加入更多減水劑來達到相同的工作性。

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