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机制砂混凝土的应用分析

发布日期:2012-03-26 08:23:15 作者:振平鑫龙机械

    目前碎石生产线的机制砂基本为中粗砂,细度模数在2.6~3.6之间,颗粒级配稳定、可调,含有一定量的石粉,除150m的筛余有所增加外,其余筛余均多呈三角体或方矩体,表面粗糙,棱角尖锐。但由于全国各地机制砂的生产矿源的不同、生产加工机制砂的设备和工艺不同,生产出机制砂粒型和级配可能会有很大的区别,例如,有些机制砂片状颗粒较多,有些机制砂的颗粒级配为两头大中间小,但只要能满足国标中对人工砂的全部技术指标,就可以在混凝土和砂浆中使用。达不到国标人工砂技术要求的,不能造就使用,因为机制砂的粒型和级配都是可以调整和改进的,在这一点上,机制砂与天然砂有着本质的区别。
    沙石生产线所得机制砂与各项指标基本相同的天然砂进行同条件、同W/C、同其他材料及掺量的对比试验表明,用机制砂配置出混凝土的共同特点是:塌落度减小、流动度变差、但混凝土28d强度提高;如欲保持塌落度、流动度不变,则需水量需增加和易发生泌水,特别在水泥用量少的低强度等级混凝土中表现明显。但是如果根据机制砂的特点进行混凝土配比设计,通过合理利用机制砂中的石粉调整机制砂的砂率,用水量不用增加很多,而且可以配制出工作性很好的混凝土。我项目小组通过试验对C35机制砂混凝土配合比进行优化,调整后的机制砂混凝土配合比中,水泥和外加剂用量均有所减少,只是改变了砂率,但从试验结果可看出,机制砂的混凝土的工作性和强度均满足要求,同时测试了不同石粉含量对混凝土工作性和强度的影响。
    对混凝土拌合物性能的影响
    试验结果显示对于一定范围的石粉含量的机制砂混凝土的和易性和流动性均较好,能够满足施工技术要求。同时石粉含量增加,机制砂混凝土拌合物的坍落度基本没有受到影响,只有在石粉含量超过10.5%时,坍落度才出现明显的降低,扩展度在石粉含量超过7%后才显著减少。另外石粉改善了机制砂混凝土拌合物的粘聚性和保水性,其中7%时混凝土工作性良好。在机制砂混凝土体系中,适量的石粉并不降低混凝土坍落度的主要原因有:石粉浆体弥补了机制砂表面粗糙的缺点,有利于减少机制砂与碎石之间的摩擦,改善混凝土拌合物的和易性;水泥、粉煤灰、石粉三者颗粒之间发生填充效应,使颗粒的空隙减少,空隙水减少,自由水增加,则拌合物浆体的流动性能增大。
    对混凝土强度的影响
    从该机制砂混凝土强度来看,随着石粉含量的增加,抗压强度呈递增趋势,这主要是因为机制砂的颗粒形状为尖锐、棱角形,有别于浑圆形的天然砂,其粘合力大,机械咬合作用力强,同时机制砂中石粉的微粒的微集料效应,导致混凝土更加密实,从而增大了混凝土的强度。另外,在水泥用量较少的中低强度混凝土体系中,石粉还弥补粉体材料不同的缺陷。
    当石粉含量增加时,由于其表面积大于机制砂,用水量必然会增加,这是石粉的负作用。如果上述正作用大于负作用,则石粉增加混凝土拌合物的流动性,否则降低流动性。然而石粉的正作用与副作用的大小取决于其在机制砂中含量,由于石粉的应用,会增加浆体的粘滞性,从而使混凝土拌合物的粘聚性增加,因此石粉含量的增加一般会降低混凝土拌合物的扩展度,能够减少机制砂混凝土的离析泌水现象,综合工作性和强度结果来看,C35混凝土石粉含量可控制在7%以内。
    机制砂的抗氯离子渗透性能明显优于天然砂的抗氯离子渗透性能,这主要是因为,机制砂颗粒级配稳定、可调,含有一定量的石粉,尤其对于C35低强度混凝土而言,随着机制砂中石粉含量的增加,尤其石粉含量大于'7%时,其混凝土电通量迅速降低,主要是由于C35低强混凝土中水泥用量较少,水灰比较大,硬化后,混凝土中存在大量的空隙,致使混凝土的抗氯离子性能不良,但随着石粉含量的增加,丰富了混凝土的浆量,使硬化后混凝土的空隙减少,提高了混凝土的密实性,也提高了混凝抗氯离子渗透性能。而天然砂细度模数偏小,不能对混凝土空隙进行很好的填充,使混凝土密实度较差,致使氯离子扩散速度较快,降低了抗氯离子的渗透性能。
    对于此C35低强混凝土而言,机制砂混凝土前期收缩值大于天然砂,其主要原因是机制砂的掺入减少了混凝土内部的吸附水,毛细孔水和自由水增加,而混凝土的早期收缩主要受毛细水和自由水的失水收缩,而14d和28d的收缩值则小于天然砂混凝土的收缩值,这主要是由于混凝土的后期收缩主要来于水泥石的水化收缩,而混凝土中的骨料对混凝土的收缩起到限制作用,当混凝土中骨料的弹性模量增加时其限制作用也增加,机制砂中的石粉增加了骨料的弹性模量,所以后期收缩有所减小。而随着石粉质量分数的增加,混凝土收缩有所增加,因此根据试验结果和原材料的实际情况,石粉含量控制仍以7%比较适中。
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