丁 浩

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津市 300350)

隨著我國(guó)基本建設(shè)的日益發(fā)展，混凝土用砂需求量急增，現(xiàn)有天然砂資源難以保證我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。天然砂是一種地方性資源，分布很不均勻，短時(shí)間內(nèi)不可再生，也不適宜長(zhǎng)距離運(yùn)輸。以甘肅省榆中迎賓大酒店建設(shè)項(xiàng)目施工為研究，該項(xiàng)目位于甘肅省蘭州市榆中縣，天然砂資源緊缺，省內(nèi)還有很多地方已經(jīng)開始禁采或限采天然砂，這樣工程用砂供需矛盾日益突出，導(dǎo)致砂的價(jià)格越來(lái)越高，甚至無(wú)天然砂可用，影響了工程建設(shè)的進(jìn)展。機(jī)制砂是巖石經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑在4.75 mm以下的巖石顆粒。機(jī)制砂與天然砂在粒形、級(jí)配和表面特性上明顯不同，機(jī)制砂顆粒表面粗糙、尖銳多棱角，細(xì)度模數(shù)大，級(jí)配不良，最明顯的區(qū)別是機(jī)制砂在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量粒徑小于0.075 mm的石粉顆粒，約占機(jī)制砂總量的10%～20%。機(jī)制砂中小于0.075 mm的顆粒與河砂中小于0.075 mm的顆粒性質(zhì)完全不同。河砂中的被稱作泥粉，泥粉對(duì)混凝土的工作性、體積穩(wěn)定性和耐久性都有不利的影響，但機(jī)制砂中的細(xì)小顆粒則被稱為石粉，石粉與泥粉對(duì)混凝土性能的影響完全不同[1]。因此對(duì)機(jī)制砂中石粉的研究也成為機(jī)制砂混凝土性能研究的重點(diǎn)。

目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T14684—2011中規(guī)定石粉含量限值為10%[2]，建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》JGJ52—2006中[3]，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同規(guī)定石粉含量限值為5%～10%，貴州地方標(biāo)準(zhǔn)《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》DBJ 22—016—95根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同規(guī)定[4]石粉含量限值為10%～20%。實(shí)際研究表明，不同巖性的石粉對(duì)混凝土性能的影響不盡相同，不同巖性機(jī)制砂的石粉最佳含量范圍不同，其中石灰石巖性的石粉對(duì)混凝土諸多方面性能改善較大，近年來(lái)，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院主編的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石灰石粉混凝土》GB/T 30190—2013，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 318—2014均已頒布。本文針對(duì)石灰?guī)r性的機(jī)制砂，在不同水膠比下，或不同強(qiáng)度等級(jí)下，研究不同石粉含量對(duì)混凝土性能的影響規(guī)律，以期獲得適宜的石粉含量范圍。

1 試驗(yàn)原材料

(1)水泥 采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，主要性能指標(biāo)(見(jiàn)表1)。

(2)石灰?guī)r機(jī)制砂 采用石灰石巖性的水洗機(jī)制砂，級(jí)配屬于Ⅱ區(qū)中砂，主要物理性能指標(biāo)(見(jiàn)表2)。

表1 水泥的主要性能指標(biāo)

表2 機(jī)制砂的主要性能指標(biāo)

(3)石灰?guī)r石粉

將石灰?guī)r機(jī)制砂經(jīng)過(guò)75 μm篩進(jìn)行篩析，篩出來(lái)的石粉按《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 318—2014，其主要性能指標(biāo)(見(jiàn)表3)，將石粉與機(jī)制砂進(jìn)行復(fù)摻，配出不同石粉含量的機(jī)制砂。

(4)粉煤灰 采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，主要性能指標(biāo)(見(jiàn)表4)。

表3 石灰?guī)r石粉的主要性能指標(biāo)

表4 粉煤灰的物理性能

(5)碎石 采用5～25 mm連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石，壓碎值12.4%，針片狀含量為5.3%。

(6)減水劑 采用聚羧酸系高性能減水劑。

2 結(jié)果與分析

本次試驗(yàn)水膠比分別選用0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60。機(jī)制砂中石粉含量分別為5%、7%、10%、15%、20%、25%。經(jīng)過(guò)試拌調(diào)整后的配合比(見(jiàn)表5)。

對(duì)表5中的混凝土配合比進(jìn)行混凝土工作性能和力學(xué)性能試驗(yàn)，工作性能主要包括坍落度和擴(kuò)展度，并對(duì)工作性能進(jìn)行描述，同時(shí)進(jìn)行7 d和28 d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表6)。

表5 不同石粉含量機(jī)制砂混凝土配合比

(續(xù)表)

表6 不同石粉含量機(jī)制砂混凝土的工作性及強(qiáng)度

表6中混凝土的工作性能數(shù)據(jù)表明，在同一水膠比下，隨著石粉含量的變化，混凝土的工作性隨之變化。石粉含量過(guò)少時(shí)，混凝土容易離析、泌水；石粉含量過(guò)大時(shí)，混凝土較為干稠，流動(dòng)性不佳；當(dāng)石粉含量在最佳適宜范圍時(shí)，混凝土工作性才處于最佳的狀態(tài)。不同水膠比的混凝土石粉適宜含量范圍不同，低水膠比的石粉適宜含量較低，高水膠比的的石粉適宜含量較高。

根據(jù)表6結(jié)果，繪制每個(gè)水膠比下的石粉含量與強(qiáng)度關(guān)系(見(jiàn)圖1—6)。

圖1 0.35水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖2 0.40水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖3 0.45水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖4 0.50水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖5 0.55水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖6 0.60水膠比下石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

圖1—6表明，0.35水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量為7%；0.40水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量為10%；0.45水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量為15%；0.50水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量為20%；0.55和0.60水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量可達(dá)25%及以上。不同水膠比的石灰?guī)r機(jī)制砂混凝土石粉適宜含量不同，低水膠比的石粉適宜含量較低，高水膠比的石粉適宜含量較高[5]。

3 結(jié) 論

(1)在同一水膠比下，當(dāng)機(jī)制砂石粉含量過(guò)少時(shí)，混凝土容易離析、泌水；石粉含量過(guò)大時(shí)，混凝土較為干稠，流動(dòng)性不佳；當(dāng)石粉含量在最佳適宜范圍時(shí)，混凝土工作性才處于最佳的狀態(tài)[6]。

(2)在同一水膠比下，當(dāng)機(jī)制砂石粉含量最佳時(shí)，混凝土強(qiáng)度最高，石粉含量過(guò)低或過(guò)高，混凝土強(qiáng)度均會(huì)降低[7]。

(3)0.35水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉適宜含量宜為7%左右；0.40水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉含量宜為10%左右；0.45水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉含量宜為15%左右；0.50水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉含量宜為20%左右；0.55和0.60水膠比下，石灰?guī)r機(jī)制砂的石粉含量可達(dá)25%及以上。

(4)機(jī)制砂混凝土中的適宜石粉含量跟水膠比或混凝土強(qiáng)度等級(jí)存在相關(guān)性，不同水膠比的混凝土石粉適宜含量范圍不同，低水膠比或高強(qiáng)度混凝土的石粉適宜含量較低，高水膠比或低強(qiáng)度混凝土的石粉適宜含量較高[8]。由于石灰?guī)r機(jī)制砂中的

石灰石粉的自身性質(zhì)，其石粉適宜含量可根據(jù)不同水膠比或不同強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行確定，在高水膠下，可以突破標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范限值進(jìn)行確定。