石粉含量對(duì)C50自密實(shí)混凝土性能的影響

夏旭東

[摘要]通過對(duì)自密實(shí)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度和7d、28d抗壓強(qiáng)度的研究，探究了石粉含量對(duì)自密實(shí)混凝土性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)表明：石粉含量的增大對(duì)自密實(shí)混凝土的工作性能產(chǎn)生了不利影響；在石粉替代率小于5%時(shí)，石粉對(duì)自密實(shí)混凝土力學(xué)性能有積極的作用。

[關(guān)鍵詞]機(jī)制砂；石粉；自密實(shí)混凝土

[中圖分類號(hào)]TU528.53 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

自密實(shí)混凝土是具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)無需外力振搗，能夠在自重作用下流動(dòng)并充滿模板空間的混凝土。作為主要原材料的天然砂資源緊缺，機(jī)制砂替代天然配制混凝土勢在必行。機(jī)制砂中含有大量與母巖物理化學(xué)性質(zhì)相同粒徑小于0.0075mm的石粉。有學(xué)者認(rèn)為隨著石粉含量的增加，在一定程度上提高了混凝土保水性和粘聚性，改善了離析泌水現(xiàn)象。低強(qiáng)混凝土隨石粉含量的增加，豐富了混凝土的漿量，使硬化后混凝土中的孔隙減少，提高了混凝土的密實(shí)性，也提高了混凝土的抗?jié)B性能。石粉對(duì)水泥水化具有增強(qiáng)作用，石粉在水泥水化反應(yīng)中起晶核作用，誘導(dǎo)水泥的水化產(chǎn)物析晶，加速水泥水化并參加水泥的水化反應(yīng)，阻止鈣礬石向單硫型水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化。

同時(shí)，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)石粉含量過高時(shí)，非活性石粉不具有水化及膠結(jié)作用，在水泥含量不變時(shí)，過多的石粉使水泥漿強(qiáng)度降低，因而混凝土強(qiáng)度減小。適量的石粉可以增加漿體的量，提高坍落度，但隨著石粉含量繼續(xù)增加，混凝土坍落度值降低。

對(duì)石粉影響自密實(shí)混凝土性能的研究尚未有統(tǒng)一的結(jié)論。因此，研究石粉對(duì)自密實(shí)混凝土的性能影響顯得尤為重要。本文從石粉含量出發(fā)，研究其對(duì)自密實(shí)混凝土的工作性能和力學(xué)性能

1 原材料

細(xì)集料：由天然砂與機(jī)制砂以7：3的比例復(fù)配成的混合砂，細(xì)度模數(shù)為2.99的Ⅱ區(qū)中砂。其中機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)為3.25，為Ⅰ區(qū)粗砂，天然砂的細(xì)度模數(shù)為2.61，為Ⅱ區(qū)中砂。

粗集料：4.75mm-19mm的連續(xù)級(jí)配，按照（4.75mm-9.5mm：9.5mm-19.0mm=15%：85%）比例摻配，含泥量0.8%，壓碎值18.5%。

水泥：采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，其物理性能見表1。

粉煤灰：I級(jí)粉煤灰，主要性能見表2。

石粉：由密封式制樣粉碎機(jī)對(duì)石灰?guī)r質(zhì)機(jī)制砂磨粉獲取，細(xì)度為200目。

外加劑：聚羧酸高性能減水劑，含固量24.91%，減水率為25.5%。

水：自來水。

2 試驗(yàn)配合比

為了研究石粉含量對(duì)自密實(shí)混凝土性能的影響，以表3為基準(zhǔn)組，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50，粉煤灰摻量30%，水膠比為0.35，砂率45%，不考慮細(xì)集料中本身的石粉含量，用石粉替換等質(zhì)量的細(xì)集料，分別替換5%、10%、10%。

3 試驗(yàn)方法

混凝土坍落度試驗(yàn)參照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GBT50080-2016 進(jìn)行；抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)參照 《普 通 混 凝 土 力 學(xué) 性 能 高 試 驗(yàn) 方 法 標(biāo) 準(zhǔn)》GB/T50081-2011 進(jìn)行。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

石粉含量對(duì)混凝土和易性試驗(yàn)結(jié)果見表 4。

4.1 石粉含量對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響

由圖1可知，混凝土的工作性能隨著石粉替代率的增加而逐漸變差。當(dāng)石粉替代率大于等于10%時(shí)，該混凝土的工作性能已經(jīng)無法達(dá)到自密實(shí)混凝土的要求。由于石粉的比表面積較大，可以吸附大量的水，在用水量不變的情況下，可供給混凝土流動(dòng)性的水減少，導(dǎo)致混凝土拌和物的粘聚性加大，混凝土拌合物的流變性能明顯變差。

4.2 石粉含量對(duì)自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖2可知，混凝土的7d、28d抗壓強(qiáng)度隨著石粉替代率的增加表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，其中當(dāng)石粉替代率為5%的時(shí)候，混凝土的7d、28d抗壓強(qiáng)度均為最大值。在石粉替代率小于5%時(shí)，石粉可以起到積極的作用，促進(jìn)水化硅酸三鈣和水化鋁酸三鈣的形成，從而提高水泥漿的強(qiáng)度。隨著替代率的增大，混凝土拌合物的粘聚性加大，石粉的填充效果無法有效發(fā)揮，反而影響水泥石與粗細(xì)集料的接觸面，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。當(dāng)替代率為10%和15%時(shí)，強(qiáng)度已經(jīng)不滿足C50混凝土強(qiáng)度要求。

5 結(jié)語

（1）石粉含量的增大，對(duì)C50自密實(shí)混凝土的工作性能產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)石粉替代率大于等于10%時(shí)，該混凝土的工作性能已經(jīng)無法達(dá)到自密實(shí)混凝土的要求。在5%～10%替代率下，擴(kuò)展度損失顯著增大。工作性能作為自密實(shí)混凝土的重要技術(shù)指標(biāo)，降低石粉含量對(duì)自密實(shí)混凝土有著重要意義。

（2）自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著石粉替代率的增加表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，在石粉替代率小于5%時(shí)，石粉可以起到積極的作用，提高混凝土強(qiáng)度。當(dāng)替代率為10%和15%時(shí)，強(qiáng)度已經(jīng)不滿足C50混凝土強(qiáng)度要求

（3）合理平衡自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能和工作性能的權(quán)重，也是影響石粉含量的重要因素。

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