石粉对混凝土性能影响的试验研究.pdf

， 槭辘圣谈 文章编号 1 6 7 2 - 7 0 4 5 ( 2 0 0 7 ) 0 7 0 0 6 5 0 4 摘要 ：在 相 同的 水胶 比 条 件 下 ， 石粉可 以在一 定替 代率 范围内等 量替代部 分天然砂 。本文考察不同的 石粉 替代率 下 混凝土 的工 作性 能和 力学性能 ， 以找 出石粉 替代部 分天然 砂 的最佳 替代率 。 关键 词 ： 天 然砂石粉坍 落度 混凝 土性 能 中图分类号 T u s m 2 * 5 文献标识码 B 天然砂是由自然条件作用而形 成的粒径在 5 m m以下的岩石颗粒 ， 按 其产 源不 同， 可分 为河 砂 、 海 砂和 山 砂。由于海砂其氯离子含量对钢筋有 害，故在钢筋混凝土中不使用海砂； 而山砂一 是产量不大 ， 二则处理 不好 容易引起含泥量超标； 河砂是混凝土 的主要用砂 。 南宁市预拌混凝土的主 要用砂是 邕江河的天然砂。 人工砂 又称 为机制砂 ， 是指岩 石 经除土开采、 机械破碎 、 筛分而成的， 公称粒径小于 5 m m的岩石颗粒。石粉 是指石灰岩碎石加工场筛分出来的 石屑， 属人工砂的范畴， 但由于石粉 是碎石厂的边角废料， 粉状颗粒含量 偏多 ， 其 中公称 粒径小于 8 O m的颗 粒含量达 1 2 5 ，其含量远远超出人 工砂粉状颗粒含量 7 的指标。 随着南宁市经济建设的快速发 展， 城市建设也在快速推进， 基础设 施和房地产开发建设方兴未艾， 直接 带来了建筑材料用量的急剧增加。作 为主要建筑材料之一的预拌混凝土， 这几年其年需求量在南宁市也是快 速 增长，从 2 0 0 3年 的不到 i 0 0万方 增长 至 2 0 0 6年的 4 -0 0万 方左 右 ， 预 计南宁市的预拌混凝 土年需求量还 要继续大幅增长。南宁市建筑用砂主 要以 邕江天 然砂为主 ， 由于 近年来对 邕江河天然 砂的过度 采捞 ， 邕江河天 然砂资源已 日益缺乏。目前南宁市天 然砂资源短缺的矛盾突出， 而从区内 的红水河 、 左江 、 右江 、 钦州 江等地购 砂， 运输成本太高， 并且各地天然砂 的质量相差较大，不利于统一使用。 为解决砂资源短缺问题， 人工砂的利 用将是缓解天然砂短缺矛盾的有效 途径之一 。 使用石粉替代混凝土中的天然 砂的研究 ， 已有 不少单位及 技术人 员 做过相关试验和探索。 但以往的试验 都是完全以石粉作为混凝土的细集 料， 由于石 粉的粉状 颗粒含量 过大， 混凝土的需水量较大、工作性较差、 强度下降， 故石粉一直无法作为细集 料在 混凝土 中得到利用 。笔者设想若 能掺用石粉替代部分天然砂作为混 凝土的细集料， 而又不降低混凝土的 各项性能， 则可以在一定程度上解决 天 然砂 紧张 的 问题 并 可 以降 低混 凝 土的材料成本， 同时可以解决石粉对 环境的污染 。目前按预拌混凝土的生 产技术， 在生产过程中可以准确地按 一 定比例掺用部分石粉等量替代天 然砂， 只要能试验研究出一个合理的 替代率， 石粉将会得到有效利用。 为此笔者选用碎石加工场筛分 出来的石粉进行了大量试验研究工 作， 试验结果证明， 碎石加工场筛分 出来的石粉替代部分天然砂其替代 率在一定范围内是有利于改善混凝 土各项性能的， 现笔者把有关石粉替 代部分天然砂后对混凝土性能的影 响的试验研究情况总结出来以供读 者 参考。 1 试验用原材料 1 1 水泥 本试验选用广西南宁华宏P 0 4 2 5 水泥， 其主要性能指标见表 1 。 1 2 粉煤灰 本试验选用广西来宾电厂生产 t m： - 维普资讯 http:/ ， 槭辐建设 表 1 水泥主要 的物理 力学性能 标准稠度 抗折强度( M r) 细度 ( 譬 ) 安定性 凝结时间( h ： m t n ) 抗压强度0 峨I ) 用水l量( 譬 ) 初凝 终凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 1 1 2 9 6 合格 2： 1 5 2： 4 0 2 8 3 5 5 6 6 1 9 1 表 2 粉煤灰主要 的技术性 能指标 细度( ) 俪水量比( ) 含水量( ) 烧失量( ) 活性指数( ) 三氯化藏含量( ) l 5 6 9 9 O 42 7 6 5 71 5 0 2 8 表 3中砂 主要 品质指标 表观密度 种类 细麒 台掘量 ( ) 泥块含量 ( ) 石粉含量( ) ( k g m ) 天然砂 2 7 2 6 0 0 O 4 O 石粉 3 2 2 6 5 0 O l 2 5 表观密度 类射 针 c 眦( ) 压碎指标 ( ) 台掘量 ( ) 泥块含量 ( ) ( k g m ) 类 2 6 0 0 2 O l 1 O 1 2 O 1 表 5 A F - c A聚羧酸 系引气型缓凝 高效减 水剂主要 的技 术性 能指 标 生产厂家 密度 ( | m 1 ) p H 值 固含量 藏水率 ( 譬 ) 南宁能博建材有 限 1 01 4 7 2 l 0 0 2 0 O 责任公司 的级粉煤灰， 其主要的技术性能指 标见表 2 。 1 3 天然砂及石粉 本试验选用的天然砂为广西南 宁邕江河中砂， 石粉采用从碎石场筛 分出来的石灰岩石屑。其主要品质指 标见表 3 。 1 4石 本试验选 用连续级 配 53 1 5 m m 的广西南宁邕江河卵石。其主要品质 指标见表 4 。 1 5 外加剂 本试验使用能博 A F - c A聚羧酸 系缓凝高效减水剂， 其主要性能指标 见表 5 。 1 6 水 本试验用水为洁净自来水。 2 试验 2 1 技术路线 试验研究在相同的水胶 比条件 下，石 粉 分别 以 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 、 5 0 和 6 0 的替代率等量替代天然砂， 考察不同的石粉替代率下混凝土的 工作性能和力学性能， 以找出石粉替 代部分天然砂的最佳替代率。 2 2 配合 比 试验所用的配合比见表 6 。 3 试验结果 试验结果见表 7 。 4 结果分析 根据 表 7的试验 数据， 绘制 成相 应 的关 系图， 见 图 1 和 图 2 。 4 1 石粉替代率对混凝土工作性能 的影响 由图 1 可以看出， 使用石粉的混 凝土， 当石粉替代率小于 3 0 时， 混凝 土的初始坍落度与基准混凝土基本 保持一致， 6 0 m i n的坍落度损失也保 持一致。同时，在 3 0 的替代率范围 内，在 坍 落度 经 时损 失 量方 面 ， 6 0 m i n的坍 落度 损失 量不 大于 1 5 m m 。而从和易性 目测结果来看， 在石 粉替代率小于 3 0 时随着石粉替代率 的增大， 混凝土的和易性也在逐步变 好 ， 混凝土 的泵送性 更佳 。 而当石粉替代率大于 3 0 时， 混 凝土的初始坍落度迅速下降， 并且随 着替代率的增大， 6 0 m i n的坍落度损 失量也在 增大。 石粉与天然砂相比， 由于存在较 多的粉状颗粒含量， 其在混凝土中以 惰性微粉颗粒的形式存在， 相当于增 大 了混 凝土 中的胶凝 材料 ， 这 种胶凝 材料虽不具有水化活性， 但其在新拌 混凝 土 中起 到相当于滚 珠作用 ， 当其 在一定范围内替代天然砂时能够增 加混凝土的流动性， 使混凝土的和易 性得到明显改善。 但因为石粉是由石灰岩经机械 破碎、 筛分制成， 其颗粒表面粗糙、 棱 ： ? ， ， 维普资讯 http:/ 广移槭携： i l 设 水泥 砂总量 天然砂 石粉 粉煤灰 C 石粉警率 试验绾号 石 ( k g m 。 ) 水 ( k g m ) ( k g m 。 ) ( k g m 。 ) ( k g m 。 ) ( k g m 。 ) ( k g m 3 ) g m ， ( ) A O l 2 9 O 7 3 0 7 3 0 O l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 O Al l 2 9 O 7 3 O 6 57 7 3 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 l O A 2 一l 2 9 O 7 3 O 5 8 4 i 4 6 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 2 O A 3 一l 2 9 O 7 3 O 5 l l 2l 9 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 9 O A 4 一l 2 9 O 7 3 O 4 3 8 2 9 2 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 4 0 A 5 一l 2 9 O 7 3 O 3 5 6 3 5 6 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 5 0 A6 一l 2 9 O 7 3 O 2 9 2 43 8 l l 4 2 i 7 0 6 0 7 5 6 0 表 7 相 同水胶比 条件下各石粉 替代率 配合 比的试验结果 坍落度( m m ) 和易性 抗压强度 P a ) 试验绾号 O mi n 6 0 m i n 3 d 7 d 2 8 d A O l 2 O 5 l 9 O 一般 l 4 1 2 2 8 4 1 1 A l l 2 O 5 l 9 O 好 l 5 8 2 4 4 4 2 3 A 2 一 l 2 O 5 l 9 O 好 l 7 4 2 5 7 4 3 5 A 3 一 l 2 O O l 9 O 很好 l 8 9 2 6 7 4 3 8 A 4 一 l l 7 5 l 5 5 一般 1 9 5 2 7 3 4 3 8 A 5 一 l l 4 5 l l 5 差 1 9 9 2 7 6 4 2 8 A 6 一 l l l 5 7 0 差 2 0 3 2 7 7 4 1 5 角突 出， 并且石 屑颗粒 内部微裂纹较 多、 空隙大， 因此当石粉替代率较大 时， 石粉以上的缺点将显露出来。同 时， 较大的替代率将会更大程度地增 加单方混凝土中粉状颗粒含量， 这些 都会极大地增加了混凝土细集料 的 总比表面积， 从而增加混凝土单位立 方米需水 量， 导 致混凝土 的工作性 能 下降 。 4 2 石粉替代率对混凝土力学性能 的影响 由图 2的 曲线 图可 以看 出， 随着 石粉替代率的增大， 混凝土的早期抗 压强度逐步提高， 3 d抗压强度的提高 较为显著； 7 d抗压强度与 3 d相比， 较 为平缓； 2 8 d抗压强度在石粉替代率 不超过 4 o 时稍高于基准混凝土， 在 替代率超过 4 o 后 2 8 d抗压强度开始 出现下 降。 试验结果表明， 增大石粉替代率 可以有效地提高混凝土的早期抗压 强度，当石粉替代率小于 4 o 的范围 时， 混凝土 3 d 、 7 d和 2 8 d抗压强度均 得到有效提高。 由于 石粉 替 代 天然 砂后 引 入较 多的粉状颗粒含量， 石粉中的粉状颗 粒含量填充了混凝土内部的孔隙， 提 高混凝土内部密实程度， 改善了混凝 土的孑 L 隙特征， 改善了骨料与水泥浆 体之间的界面结构， 从而提高了混凝 土的抗压强度。 但当石粉替代率较大 时，由于石粉中粉状颗粒含量太高， 致使细集料中的粗颗粒偏少， 颗粒级 O m： 维普资讯 http:/ 城 撼 设 配变得不合理， 减弱了混凝土的骨架 支撑作用。因此， 当石粉替代率超过 4 0 后而进一 步增 大时 ， 混凝 土 2 8天 抗压强度开始下降。 5 结论 ( 1 ) 石粉在 。 篇3 0 范围内等量 替代天然砂时混凝土的初始坍落度 与基准混凝土基本保持一致， 6 o m i n 的坍落度损失量也保持一致， 混凝土 的和易性得到 明显 改善 ； ( 2 ) 石粉 等量 替代部 分天然 砂时 可以有效地提高混凝土的早期抗压 强度；石粉在 O 篇一4 0 范围 内等量替 代天然砂 时， 混凝土 3 d 、 7 d和 2 8 d抗 压强度均得到有效提高； ( 3 ) 石粉 等量替代 部分天 然砂其 替代率达到 4 0 后，混凝土各项性能 开始下降， 并且随着替代率的进一步 增加，混凝土各项性能下降更为明 显 ： ( 4 ) 石粉等量替代部分天然砂其 替代率在 3 0 左右时，混凝土获得最 佳的各项性能。 参考资料 【 1 徐 健 ， 蔡 基伟 ， 王稷 良， 等 人 工砂 与人 工砂 混凝 土 的研 究现 状 【 J 国 外 建 材 科 技 2 0 0 4 ， ( 3 ) ： 2 0 2 4 【 2 江京平 人 工砂 在 高性 能混 凝土 中的应 用及技 术指标探 讨 【 J 新型建筑材料2 0 0 1 ， ( 5 ) ： 2 9 3 1 【 3 】 J G J 5 2 2 0 0 6 ， 普通 混凝土 用 砂 、 石质量及检验 方法标 准【 s ( 作者 单位： 广 西大都 混袅土 有 限 公 司 广 西南 宁5 30 031 ) 维普资讯 http:/