机制砂物理性能对混凝土工作性能的影响.pdf

86STONE2023 No.11STONE材料应用石材机制砂物理性能对混凝土工作性能的影响刘智龙（山西五建集团有限公司，山西太原0 3 0 0 0 0）摘要：本文分析了机制砂物理性能，研究了机制砂不同物理性能对混凝土工作性产生的影响，在此基础上，提出了科学制备混凝土，实现混凝土工作性能的最大化。关键词：机制砂；物理性能；混凝土；工作性能机制砂性能特点以及运用价值（一）特点。从以下几方面入手：第一，母岩岩性，运用在机制砂中的母岩材质，直接决定机制砂的母岩岩性，当前母岩材质可以分为硅质和钙质两种类型。其中石灰石以及大理岩属于钙质类型，并且石灰石的热稳定性最高，而砂岩的热稳定性较差。通过对不同材质的机制砂进行分析发现，石灰岩机制砂在混凝土运用中，有较好的和易性以及强度，因此石灰岩混凝土的工作性能更强。第二，颗粒形貌特点，颗粒形貌主要指的是机制砂的颗粒形状以及表面粗糙程度等，由于生产技术等各项因素的影响，机制砂的颗粒形状种类较多，并且表面凹凸不平较为明显。这也会对机制砂表观密度以及堆积密度产生影响。第三，颗粒级配，细集料中的颗粒集配能够将不同粒径等级反映出来，同时也直接决定集料的质量和混凝土性能，机制砂的颗粒级配与制作技术和生产设备具有紧密联系。因此，机制砂与天然砂在这一性能中存在非常大的差异。机制砂在2.3 6 mm以上和0.3 mm以下的颗粒比例中超标，在0.3 1.18 mm范围之内，颗粒的占比较少，整体上看机制砂颗粒级配主要集中在较大或者较小的范围内，中间部分的占比较少。（二）运用价值。砂在混凝土制备材料中的占比较高，约为总质量的1/3 左右，因此其物理性能会对混凝土工作性能产生非常大的影响。以往混凝土中多数使用天然砂，天然砂表面光滑圆润，在混凝土中得到了广泛运用，但随着天然砂的资源逐渐匮乏，及环境的保护战略要求，机制砂在混凝土中逐渐得到认可并广泛运用。机制砂在制作中，利用机械设备对母岩进行破碎处理，筛选出粒径在4.7 5mm以下的颗粒。机制砂运用在混凝土制备中，能够有效替代天然砂，保护环境，控制砂料的运输成本，提升混凝土的强度。二、机制砂物理性能试验设计第一，试验材料，本次试验设计中使用的原材料主要包括水泥、天然砂、机制砂、碎石、外加剂以及粉煤灰等。其中粉煤灰为I级，天然砂的细度模数为2.5，含泥量为1.0%，石子选择5 3 1.5mm的碎石，且为连续配级。第二，试验方法，首先根据建设用砂中对石粉含量、细度模数等指标完成试验，其次，对混凝土拌合物工作性能进行测试中，从落度、含气量以及泌水率等方面入手。最后，对成型试件在标准养护条件下的强度进行测试，分别选择7 d和28d的强度。第三，明确实验配合比，本次试验选择C30混凝土配合比，具体情况如表1所示。表1混凝土配合比（kg/m）强度等级水泥粉煤灰砂碎石水减水剂C302709076610601653.6 4.32在实际试验中，可以通过调整外加剂投人数量的方式，对混凝土的落度等性能进行调节，保证落度和扩展度的相互一致!。三、机制砂物理性能对混凝土工作性能产生的影响（一）机制砂石粉含量对混凝土工作性能的影响。第一，机制砂实际生产过程中，会产生部分粒径在7 5m以下，这也是机制砂的特点，在建设用砂中，明确规定了石粉含量的范围，MB1.4的情况下，石粉含量10%，MB1.4时，I类机制砂石粉含量要在1%及以下，II类石粉含量在3%及以下，III类石粉含量在5%及以下。从实际机制砂制作的实际情况能够看出，要将机制砂中的石粉含量控制在10%15%之间，甚至2 0%以上，才能保证最终运用效果。作者简介：刘智龙（19 8 8 一），男，汉族，山西平遥人。工程师，从事预拌混凝土方面的工作87石材2023年11期SHICAI材料应用针对机制砂石粉含量在7%、9%、11%、13%、15%、17%情况下的混凝土工作性能进行分析,确定石粉含量对混凝土工作性能产生的影响,具体内容如表2 所示。表2 不同石粉含量机制砂对混凝土工作性能的影响石粉外加落扩展含气泌水状态砂含量剂度度量率描述(%)(%)(mm)(mm)(%)(%)天然31.02054803.4和易性好机制71.01804902.72.0和易性较差机制91.02005103.20.7和易性一般机制111.02105003.0O和易性好机制131.12155202.7和易性好,略黏机制151.15200 4602.50和易性好,略黏机制171.22004402.50和易性好，黏通过表2 内容可知，机制砂石粉含量11%的情况下，外加剂数量不变，石粉含量增加，混凝土的落度也增加，但是扩展度并没有发生较为明显的变化，这一现象出现的主要原因为，机制砂中石粉含量较低，混凝土的和易性较差。所以，形成石子堆积以及落度较小。而当石粉含量 11%之后，混凝土要想保证落度以及扩展度达到相应标准，则需要增加外加剂的掺量。石粉含量增加，混凝土含气量处于先上升后下降的变化趋势。石粉含量9%时，混凝土的含气量和泌水率与石粉含量处于反比关系，在 11%的情况下，石粉含量增加，混凝土的含气量会发生轻微下降，并且混凝土的泌水消失。同时混凝土的和易性也会改善，此时，机制砂的和易性与天然砂的和易性相比，处于基本相同状态。而当石粉含量大于13%时，机制砂混凝土的黏性大于天然砂混凝土。第二，而在混凝土力学性能影响方面，不同石粉含量的机制砂，也会对混凝土强度产生影响，本次以7 d和2 8 d为例，分析其产生的影响，具体如图1所示。不同石粉含量对混凝土抗压强度也会产生影响，但是影响程度较小。石粉含量在11%以上的情况下，混凝土在7 d和2 8 d的强度与天然砂混凝土相比较大。石粉含量在9%以下时，机制砂混凝土强度小于天然砂混凝土强度 2 。第三，不同砂率下石粉含量对混凝土工作性能的影响，水泥砂浆由砂子与水泥浆组成，在混凝土中具有润滑以及滚珠作用，提高砂率能够提高混凝土的工作性能。与以往混凝土不同，机制砂混凝土中存在石粉，因此制备混凝土过程中，要想保证砂率选择的准确性，就要分析不同砂率中石粉量的影响。本次实验单位用水量为18 0 kg，水灰比为0.55，砂率分别为3 6%、3 8%、4 0%、4 2%、4 4%，石粉含量分别为0、5%、8%、12%、15%，具体情况如图2 所示。7d强度5028d强度40302010天然砂3%5%7%9%11%13%15%17%石粉含量图1不同石粉含量机制砂混凝土抗压强度180160140120100MS-36-RS-36MS-38.RS-3880MS-40-RS-40MS-42-.RS-4260MS-44RS-440581215石粉含量/%图2 砂率与混凝土拌合物落度的变化关系通过图2 内容能够看出去，砂率不同的情况下，机制砂混凝土的落度与石粉含量存在一定的变化关系，砂率在3 6%的情况下，混凝土落度与石粉含量具有正相关关系，二者变化趋势相同。石粉含量在0时，落度的增加幅度达到2 5%。石粉含量在8%以上时，机制砂混凝土落度高于天然砂混凝土。砂率达到3 8%时，混凝土落度的变化趋势为随着石粉含量的增加，先上升后下降，并且石粉含量12%的情况下，混凝土的落度达到最高值。石粉含量在5%以上时，机制砂混凝土的落度与天然砂混凝土相比较高。砂率在4 0%以及4 2%的情况下，机制砂落度随着石粉含量的增加，表现出先增加后降低的规律，并且在8%以及5%时达到最高值。砂率在4 0%时，机制砂混凝土中石粉含量5%12%，该种条件下，机制88STONE2023No.11STONE材料应用石材砂的混凝土落度高于天然砂混凝土落度。砂率在42%，并且石粉量在8%以下，机制砂混凝土的落度与天然砂混凝土相比较高。通过上述分析可看出，砂率不同的情况下，存在临界值石粉量，如果机制砂混凝土石粉量高于临界值，则混凝土的落度会随着石粉量的增加下降，在选择砂率过程中，需要对石粉量进行分析控制，确保最终机制砂混凝土制备性能3（二）机制砂细度模数对混凝土工作性能的影响。机制砂的细度模数能反映出砂的粗细程度，该指标对混凝土性能产生较大影响。高质量的骨料颗粒级配，能在用水量较少的情况下配备出高质量的混凝土，确保混凝土在成型过程中不会出现离析情况，提高混凝土的密实度。本次试验中选择2.8、3.0、3.2、3.4、3.6，细度模数的机制砂，分析其与混凝土工作性能之间的关系，具体如表3 所示。表3 不同细度模数的机制砂混凝土的工作性能细度外加剂落度扩展度 含气量泌水率状态砂模数(%)(mm)(mm)(%)(%)描述和易性天然一1.02205503.60好和易性机制2.81.12105002.90好和易性机制3.01.02104903.20较好和易性机制3.21.02055003.00.5一般和易性机制3.41.0195202.52.6较差和易性机制3.61.0185202.35.0差通过表3 内容能够看出，机制砂细度模数在3.0 3.6之间，在外加剂数量相同的情况下，细度模数越大，混凝土的落度则越小，扩展度并没有发生较为明显的变化。这一现象出现的主要原因为，该种情况下，混凝土的和易性较差，石子堆积中的落度下降。机制砂的细度模数在2.8 3.0 范围中，细度模数的与混凝土含气量属于正向关系，二者变化趋势相互一致。而在细度模数在3.2 3.6 之间的情况下，细度模数提高混凝土的含气量降低，并且在1h之后，混凝土中的含气量处于较低状态。在细度模数在2.8 3.0范围中，混凝土具有较高的和易性，随着细度模数的条件，混凝土黏性提升，机制砂细度模数在3.2 以上时，混凝土的和易性下降。在混凝土抗压强度方面，机制砂细度模数对混凝土性能产生的影响可以从图3内容中分析。通过图3 内容能够看出，机制砂细度模数在2.8 3.0 范围之内时，机制砂混凝土强度高于天然砂混凝土，而在细度模数在3.0 以上，或者2.8 以下时，机制砂混凝土强度低于天然砂混凝土 4 。根据上述分析能得出以下结论，首先，机制砂中石粉含量的提升，混凝土的和易性会进一步提升，石粉量在11%以上的状态下，机制砂混凝土与天然砂混凝土相比，和易性中的差异较小。石粉量在13%以上时，机制砂混凝土的黏性大于天然砂混凝土。其次，机制砂细度模数在2.8 3.0 之内，混凝土具有较高的和易性，并且机制砂细度模数越高，混凝土的黏性则越大，细度模数超过3.2 之后，混凝土的和易性下降。最后，机制砂中的石粉含量以及细度模数都会对混凝土抗压强度产生影响，与天然砂混凝土相比，石粉量在11%以上，机制砂混凝土的抗压强度较高。机制砂细度模数在2.8 3.0 范围之内，机制砂混凝土的强度较高 5。7d强度5028d强度40(）302010天然砂3%5%7%9%11%13%15%17%石粉含量图3 不同细度模数机制砂混凝土抗压强度参考文献1梁辉.机制砂粒形特征对混凝土工作性能的影响及配合比实验研究 D.太原理工大学,2 0 2 2.2文翰程.卵石机制砂水泥混凝土路面耐磨抗滑性能研究 D.广西大学,2 0 2 1.3姜梅英.卵石机制砂颗粒级配对混凝土性能影响及微观结构分析 D.广西大学,2 0 2 1.4黄登标.机制砂特性及其混凝土配制技术的实验研究 D.南昌大学,2 0 2 1.5曹招金.机制砂特性对混凝土工作性能和力学性能的影响研究 D.郑州大学,2 0 2 1.