高石粉含量机制砂对预拌混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 1年 第 1 2期 (总 第 2 6 6期 ) Nu mb e r 1 2i n2 0 1 1 ( T o t a l No ．2 6 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 RE ADY MD D CONCRETE d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 8 ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ．2 0 1 1 ． 1 2 ． 0 3 1 高石粉含量机制砂对预拌混凝土性能的影响 谢小元，邢丽君，蒋中强 ( 北京新奥混凝土集 团有限公司 ，北京 1 0 2 6 0 0 ) 摘要： 通过在水灰比一定的情况下， 探讨了高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对预拌混凝土性能各方面的影响， 结果表明高 石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可行的， 并能有效地改善和提高混凝土性能。 关键词： 高石粉； 机制砂；混凝土性能 中图分类号： T U 5 2 8 ． 0 4 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 2 — 0 1 0 1 — 0 2 E ffe c t s o f t h e h i g h a g g r e g a t e mi c r o f i n e s c o n t e n t s o f ma n u f a ~u r e d f i n e a g g r e g a t e o n p e r f o r ma n c e s o f r e a d y - mi x e d c o n c r e t e xf EXi a o - y u a n ， X[ NGL i -j ~ ， J I ANGZ h o n g - q i a n g ( Be i j i n gX i n ’a o C o n c r e t e G r o u p C o ． ， L t d ． , Be ij i n g 1 0 2 6 0 0， C h in a ) Ab s t r a c t ： I n s t e a d o f n a t u r a l s a n d ， e ff e c t s o f t h e h i g h a g g r e g a t e mi c r o fi n e s( AMF ) c o n t e n t s o f ma n u f a c t u r e d f in e a g g r e g a t e( MF A)o n p e r f o r — ma n c e s o f r e a d y - mi x e d c o n c r e t e( R MC) a r e d i s c u s s e d w i t h the s a me wa t e r - c e me n t r a t i o ． T h e res u l t s s h o we d tha t i t i s f e a s i b l e i n e n g i n e e r i n g a p p l i — c a t i o n s u s i n g p o r t i o n manu f a c t u r e d f i n e a g gre g a t e o f h i 曲 a g gre g a t e mi c r o fi n e s c o n t e n t s t o p r e p a r e d r e a d y - mi x e d c o n c r e t e a n d p e r f o r ma n c e s o f r e a d y - mi x e d c o n c r e t e are e ffe c t i v e l y i mp r o v e d an d e n h a n c e d． Ke y wor ds ： hi a g g r e g a t e mi c r o f i n e s c o n t e n t s ； p e rfo rm a nc e S of RMC 0 引言 随着现代社会建筑事业的发展以及有些地区石多砂少的状 况， 我国的天然砂已 经处于供不应求的局面。 为此， 许多专家也进 行了很多新型材料能源的开发， 其中包括对废弃石子的再生利用， 利用废弃的石子经加工后再作为混凝土中原材料之一， 也就是机 制砂。 机制砂是由岩石经除土开采、 机械破碎、 筛分制成的， 公称粒 径小于5 ．0 0 mn l 的岩石颗粒， 因此会产生一些粒径小于 8 0 m的 石粉。 其矿物成分与化学成分与机制砂母岩相同Ⅱ ] 。 在工程应用中 有些项 目通过水洗去掉机制砂中的石粉， 这不仅增加了机制砂的 生产成本， 浪费资源， 对环境不利， 也破坏了机制砂的自 然级配， 不 利于达到" R t ~ 4 的最大密实度， 而且与天然砂相比， 水洗后的机制砂 颗粒粗糙、 棱角多， 且级配不良， 在配制中低强度等级混凝土时， 用 水量相对较大， 拌制的混凝土工作性差， 易离析。 在此研究了高石 的工作陛， 提高混凝土的强度， 尤其是在中低强度} 昆 凝土中总胶材 用量少的情况下， 机制砂中小于 4 5 m部分的石粉可视为水泥掺 合料， 上述改善效果更加显著。 为了充分利用砂中石粉， 做到变废 为宝， 简化制砂工艺， 通过对高石粉机制砂混凝土进行系统试验应 用， 确定机制砂取代天然砂的最佳掺量， 为有效利用石粉来提高机 制砂混凝土的性能提供了依据。 机制砂作为一种新型的建筑用砂， 已被正式列入国家标准， 天然砂的资源是有限的， 其产源具有地域性 ， 长期开采会破坏 生态平衡。 因此， 无论是市场发展的需求还是环境保护的需要 ， 都有必要考虑机制砂资源的利用。 通过在水灰比一定的情况 下 ， 高石粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量探讨对预拌混凝 土性能各方面的影响。 1 试验 用原材料 粉含量机制砂取代天然砂的不同掺量对混凝土工作性和抗压强度 ( 1 ) 水泥： 试验采用北京太行前景 P 0 4 2 ． 5级， 主要性能 等的影响。 结果表明， 含有一定量石粉的机制砂能明显改善混凝土 指标， 见表 1 。 表 1 水泥主要性能指标 ( 2 ) 矿物掺合料。 ①粉煤灰 ： 天津蓟县 I I 级粉煤灰， 性能指 标见表 2 。 ②磨细矿粉： 兴达环球 $ 9 5级， 性能指标见表 3 。 表 2 粉煤灰主要性能指标 产地 细度 需水量比／ ％ 烧失量 S O 。 含量 ／ ％ 碱含量 天津蓟县 1 7 9 5 2 ． 5 O ． 9 6 1 ． 1 3 ( 3 ) 砂 ： 机制砂和天然中砂， 各项试验陛能指标见表 4 。 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ J 0 6 — 1 4 机制砂指标： 0 ． 1 6 m m筛余 ， 石粉含量 5 0 ．4 ％ 。 0 ：0 8 m m筛余 ， 石粉含量 3 3 ％， 0 ． 0 4 5 I M X I 筛余， 石粉含量 2 3 ％， 细度模数 1 ． 4 5 。 ( 4 ) 机制砂活性试验： 采用同期北京太行水泥、 河北大厂矿 粉 ， 见表 5 。 ( 5 ) 石 ： 选用涞水卵碎石， 粒径 5 ～ 2 5 m m。 ( 6 ) 外加剂： 北京钰仕兴建材公司生产的聚羧酸高效减水剂。 1 O1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 3 磨细矿粉主要性能指标 编号 水泥幢 砂幢 矿粉／ g 机制砂／ g 水／ g 7 d 抗压强度 ／ MP a 2 8 d 抗压强度／ M P a 7 d 活性指数 ／ ％ 2 8 d 活性指数／ ％ ( 7 ) 自来水 ： 符合混凝土用水标准 J G J 6 3 —2 o 0 6中规定的 拌和用水要求。 2 混凝土的配制 对设计的配合 比和选定的原材料 ， 进行大量试验来优化混 凝土各项性能。 ( 1 ) 配合比设计数据。 根据原材料情况设计配合比， 见表 6 。 ( 2 ) 机制砂不同掺量对混凝土拌合物性能的影响， 见表 7 。 机制砂取代中砂的掺量从 1 5 ％N 4 5 ％， 随着机制砂掺量的增 加， 混凝土的黏聚陛由差变好， 离析和泌水情况也同样如此， 这是 由于机制砂中的石粉增加了混凝土中粉体材料比例， 保水『生 增强 泌水情况得到改善。 由以上数据可知， 当机制砂掺量在 2 3 ％时， 混 凝土和易l生达到最佳状态， 随着掺量的继续增加， ? 昆 凝土黏度增大， 流动性显然变差。 这是因为机制砂中的石粉增加了水泥浆体含量 而提高混凝土的流动I生， 机制砂中的石粉还起到微滚珠作用， 减少 砂与砂之间磨擦而改善混凝土的和易性H 。 当机制砂适量时坍落 度并不减小， 然而随着机制砂的增多， 石粉随之增多， 需水量增加， 在用水量保持不变的情况下， 导致拌合物过黏过稠， 坍落度减少。 表 6混凝土配合 比 表 7 混凝土拌合物性 能 图1 新拌混凝土性能 ( 3 ) 机制砂不同掺量对混凝土强度的影响。 测试掺用机制 砂后混凝土在标准养护情况下的抗压强度， 随着机制砂掺量的 1 02 增加抗压强度略有增加。 所以印证该高石粉含量的机制砂有一 定活性( 3 1 ％) ， 可以作为矿物掺合料取代一定量的水泥。 机制砂取代天然砂不同掺量不同龄期强度情况， 见图 2 。 45 4 0 3 5 30 25 2O 1 5 1 O 5 0 7 2 8 龄期 ， d 图 2 机 制砂取代天然砂不同掺量不同龄期 强度情况 ( 4 ) 掺机制砂取代部分水泥用量配合比设计数据， 见表 8 。 表 8 机制砂取代天然砂掺量为2 3 ％时配合比设计数据 下转第 1 1 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 1 ) 在掺橡胶粉砂浆中掺人乳化沥青 ， 砂浆的抗压强度、 轴 拉强度 、 极限拉伸值随着乳化沥青掺量的增加呈先增加后降低 的驱势， 而砂浆的轴拉弹性模量 、 抗压弹性模量随着乳化沥青 掺量的增加而降低， 并且抗压弹性模量略大于轴拉弹性模量。 ( 2 ) 通过对砂浆抗裂参数相对值 的计算 ， 得出乳化沥青 掺量对橡胶粉砂浆抗裂性影响规律： 随着乳化沥青掺量的增加， 掺橡胶粉砂浆抗裂性是先增加后降低。 ( 3 ) 掺橡胶粉砂浆中乳化沥青的最优掺量在 3 0 ％左右， 在 最优掺量时， 砂浆具有较高的抗压与轴拉强度 ， 弹性模量较低、 极限拉伸值较大， 综合评价看具有较高的抗裂性。 参考文献 ： 【 1 ]T UR A T S I N Z E A A， B O N O E T S ， G R A N J U A J LMe c h a n i c a l c h a r a c t e r i z a — t i o n o f c e me n t — b a s e d mo r t a r i n c o r p o r a t i n g r u b b e r a g g r e g a t e s f r o m r e - c y c l e d o w n t i r e s [ J ] ．B u i l d i n g a n d E n v i r o n m e n t ， 2 0 0 5 ( 4 0 ) ： 2 2 1 - 2 2 6 ． [ 2 】Z HE N G L ， S HA R O N X， YU A N H Y． E x p e ri me n t a l i n v e s t i g a t i o n o n d y — n a m i c p r o p e rt i e s o f rub b e r i z e d c o n c r e t e [ J ] ． C o n s t ruc t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 8 ( 2 2 ) ： 9 3 9 — 9 4 7 ． 【 3 ]GO U L I A S D G， e t a1． N o n — d e s t ruc t i v e e v al u a t i o n o f rub b e r mo d i f i e d 上接第 1 0 2页 ( 5 ) 混凝土拌合物性能。 上述几组混凝土和易性都较好 ， 坍 落度 2 4 0 i n i n ， 扩展度 6 0 0 I B m， 各项指标都基本相同。 ( 6 ) 标养条件的抗压强度。 龄期： 机制砂取代量一定 ， 不同水 泥用量各龄期强度情况， 见图3 。 3 7 28 龄期 ／ d 图 3 水 泥用量各龄期强度情况 由图 3数据可知， 在掺高石粉含量机制砂后， 同条件下， 降 低水泥用量， 对强度影响并不是很明显 ， 9 号试验单位水泥用量 相对 1 号试验少 2 0 k g ／ m ， 强度提高较明显， 在单位水泥用量较 小的情况下， 高石粉含量机制砂对混凝土强度的贡献更大一些。 ( 7 ) 机制砂中石粉含量对抗渗性能的影响。 混凝土强度和 混凝土的抗渗性能有着直接的联系， 机制砂掺量对混凝土强度 有影响也必然对其他性能也存在一定的影响。 通过抗渗试验得 出， 混凝土的抗渗系数也是因为机制砂掺量的增大， 混凝土的 密实性增加， 从而渗透系数减少口 1 。 ( 8 ) 石粉含量对混凝土干缩性能的影响。 该机制砂中石粉含 量 3 3 ％， 对混凝土工作性能和力学性能最佳机制砂掺量是 2 3 ％， 相当于细骨料中石粉含量为 7 ． 6 ％， 机制砂和天然砂的混合配制 混凝土干缩小于相同石粉含量纯机制砂的干缩， 与水泥相比， 石 粉表面比较光滑 ， 需水量较低， 可以使相同水灰比条件下的水 泥石浆体中保留相对较多的自由水， 同时， 石粉的微集料效应 ， 填充了水泥石内部的孔隙， 并且改善了孔结构， 从而降低收缩 ， 重庆交通大学曹盛明研究证明， 石粉含量在 8 ％以内时， 混凝土 干缩率随着石粉含量的递增趋势相对比较平缓 ， 变化较小 。 3 工程 实际应 用 目前实际工程施工中已经大量运用该配合比， 而且在混凝 l 1 8 c o n c r e t e [ C ] ／ ／ P r o c e e d i n g s of a S p e c i a l C o n f e r e n c e ， A S C E， NE W Y o r k ， 1 9 9 7： l l 1 —1 2 0 ． [4 】 赵丽妍． 掺废旧轮胎橡胶粉改性水泥混凝土试验研究[ D ] ． 大连： 大连 理工大学， 2 0 0 9 ． [ 5 】 覃峰， 马福荣 ， 杨胜坚， 等． 橡胶粉改，J生 水泥混凝土路面试验路段的 应用研究【 J 1． 公路， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 9 5 — 1 1 2 ． [ 6 ]6 MUR A T A O ． O v e r v i e w o f r e c e n t s t r u c t u r e t e c h n o l o g y R &S a t R T RI [ J ] ． Q u a r t e rl y R e p o r t o f R I T I ， 2 0 0 3 ， 4 4 ( 4 ) ： 1 3 3 — 1 3 5 ． 【 7 ]K A T S U O S HI A． De v e l o p me n t o f s l a b t r a c k s f o r h o k u ri k u s h i n k a n s e n l i n e [ J ] ． Q u a rt e r l y R e p o r t o f RI T I ， 2 0 0 1 ， 4 2 ( 1 ) ： 3 5 — 4 1 ． [ 8 】 咸淼． 乳化沥青改性水泥基复合材料的研究[ D 1 ． 重庆 ： 重庆交通学 院， 2 0 0 5 ． [ 9 ] 姜正平 ， 宋旭艳， 等． 不同外加剂对 P H C桩混凝土拉压比的影响研 究[ 混凝土与水泥制品， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 1 8 — 2 3 ． [ 1 O ] 曾力， 方坤河， 等．骨料特性对碾压混凝土抗裂性的影响研究l J 1 ．水力 发电学报， 2 0 0 3 ， 8 0 ( 1 ) ： 5 5 — 6 0 ． 作者简 介 联系地址 联系电话 韦华( 1 9 8 1 一 ) ， 男， 工程师， 主要从事水工混凝土材料研究。 南京市虎踞关 3 4号 南京水利科学研究院材料结构所 ( 2 1 0 0 2 9 ) 0 2 5 —8 5 8 2 9 61 9 土流动性、 黏聚性、 抗离析性等工作性能上得到了顾客的好评。 在应用生产中， 通过降低砂率， 提高粗骨料用量 ， 改善粗骨料粒 径级配， 能适当抑制、 减小混凝土的干缩[2 1 。 同时并对工程使用 方加强早期实体养护进行技术交底， 加强混凝土的早期养护。 在强度上比同配合比下不掺机制砂的提高了 1 0 ％ ～ 1 5 ％， 不仅有 益于成本的控制， 而且也得到了质量的保障。 4结 论 ( 1 ) 高石粉含量机制砂取代部分天然砂在工程应用中是可 行的， 并有效地改善和提高了混凝土性能 ， 为工程建设以及拓 展高石粉含量人工砂的应用提供了技术依据。 ( 2 ) 石粉的作用机理是石粉在水泥的水化过程中可起到晶 核作用， 诱导水泥的水化产物析晶， 加速水泥水化， 石粉还对钙 矾石向单硫型转化有阻止作用， 从而提高混凝土强度。 ( 3 ) 机制砂中的石粉补充了细颗粒， 增加了混凝土拌合物的 稠度， 拌合物的黏聚l生随石粉含量的增加而增加， 保水性增强。 ( 4 ) 机制砂取代部分天然砂后， 砂中含泥量大幅度降低 ， 从 而聚羧酸高效减水剂对低含泥量砂的适应性得到很好的体现 ， 掺量降低 2 ％左右。 ( 5 ) 机制砂取代部分天然砂后 ， 混凝土的单位立方米成本 显著降低 ， 有利于节约能源和环境的可持续发展。 参考文献： 【 1 ] 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 】 ． [ 2 ] 李兴贵． 高石粉含量人工砂在混凝土中的应用研究[ J 1 _ 建筑材料学 报， 2 0 0 4 ． 【 3 】 周中贵． 高石粉人工砂在黄丹电站工程中的应用【 J J ． 四川水力发电， 1 9 9 7 ． [ 4 】 曹盛明． 石粉含量对中低强度机制砂混凝土性能的影响[ J 1 ． 工程建 设 。 2 0 0 7 ． 作者简介 联系地址 联系电话 谢小元( 1 9 7 3 一 ) ， 女 ， 工程师， 从事预拌混凝土的技术管理 工作。 北京市大兴区黄村镇天河北路 1 4 号新奥搅拌站( 1 0 2 6 0 0 ) 1 3 91 0 7 5 5 9 2 3 ∞ 加 如 m 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m