機(jī)制砂含粉量對混凝土的影響與配比調(diào)整

洪景莊

（佛山市順德區(qū)新翔混凝土有限公司，廣東佛山 528300）

1 機(jī)制砂混凝土生產(chǎn)配比調(diào)整試驗

1.1 原材料

機(jī)制砂結(jié)合篩分細(xì)度與級配，并將其石粉篩除后，再按照不同比例加入收塵石粉（機(jī)制砂水洗后分離收集的石粉），得到石粉含量不同的試驗用機(jī)制砂。

碎石選用5-25 連續(xù)級配的花崗巖，表觀密度2680kg/m3，空隙率為43%，含泥量0.3%，針片狀含量為4%。

水泥選用潤豐P.O 42.5，指標(biāo)參數(shù)見表1。

粉煤灰選用F 類II 級、細(xì)度19%、需水量比103%，28d 活性指數(shù)73%。

外加劑采用聚羧酸外加劑，減水率為27%，拌和用水為自來水。

1.2 試驗配比

試驗按照普通混凝土生產(chǎn)配比設(shè)計要求進(jìn)行，選取石粉含量分別為0%、5%、10%、15%、20%五份不同的機(jī)制砂進(jìn)行試驗，具體配比見表2。

表2 試驗配比

1.3 試驗方法與結(jié)果

按照普通新拌混凝土性能試驗、力學(xué)性能試驗方法，混凝土拌和后，對其流動性和粘黏聚性進(jìn)行檢測，并目測新拌混凝土的離析與保水情況后成型試塊，置于溫度20±2℃，相對濕度≥95%的混凝土標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)，齡期為7d 和28d。試驗結(jié)果見表3。

表3 中，混凝土坍落度隨石粉含量增加而逐漸增大，黏聚性和流動性也隨之改善，石粉含量為15%時混凝土狀態(tài)最好，其坍落度比5%石粉含量時大35mm，石粉增加至20%時，坍落度反而變小，流動性也變差。這是由于新拌和混凝土中添加的石粉變成漿體之后，增加了漿體體積，集料表面由于受到漿體包裹形成的潤滑膜，降低顆粒的摩擦阻力，使新拌混凝土流動性得到強(qiáng)化。

表1 水泥指標(biāo)參數(shù)

表3 混凝土性能試驗數(shù)據(jù)

在圖1 是篩除大于75μm 顆粒的收塵石粉的激光粒度效果分析圖，顆粒主要集中于10～20μm 之間，大于45μm 的顆粒較少。一般水泥中，45μm 的合理含量大約是8%，說明石粉比普通水泥的細(xì)度要小，而表面積又大約是普通水泥3 倍，所以該石粉有著較大的需水量。添加適量石粉和水之后，因為水可以給石粉具有可浸潤的特點，會將石粉顆粒表面浸潤。在用水量固定時，自由水將隨著石粉表面占用而變少，減少離析泌水的情況，同時也會增加粘聚性。

圖1 大于75μm 的收塵石粉篩除的顆粒級配

所以，只有確保漿體量的適宜性，才能有效改善粘聚性和流動性。漿體過多不會增加流動性，反而由于集料流動矛盾，在集料表面轉(zhuǎn)化成石粉水泥漿體，塑性黏度增加。所以一旦機(jī)制砂的石粉含量大于20%時，就會容易導(dǎo)致混凝土變得粘稠。另外，較細(xì)石粉需要一定量的水轉(zhuǎn)化成漿體，石粉含量提高后，若用水量固定不變，與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的水量會減少，有效水灰比會因此降低。與此同時，加上石粉會填充砂石集料間的空隙，骨架致密性能得到有效提升，此時混凝土的強(qiáng)度也會提高。

2 機(jī)制砂混凝土生產(chǎn)配比調(diào)整的方法

2.1 科學(xué)確定基準(zhǔn)配比的方法

混凝土中采用的機(jī)制砂、碎石、石粉，大都是采用天然巖石和卵石、礦山廢石，采取機(jī)械破碎和篩分而成的一種巖石顆粒，只是粒徑范圍不同。本文將粒徑超過4.75mm 的巖石顆粒稱之為“石”，在0.075～4.75mm 之間的巖石顆粒稱之為“砂”，0.075mm 以下的巖石顆粒稱之為“石粉”。針對上述機(jī)試驗結(jié)果，再結(jié)合機(jī)制砂、石粉含量、碎石以及級配檢測結(jié)果，對重新定義的砂、石、石粉的使用量進(jìn)行重新計算，得到基準(zhǔn)配比，具體詳見表4 所示。

表4 基準(zhǔn)配比

2.2 配比調(diào)整

得到基準(zhǔn)配比之后，根據(jù)機(jī)制砂和石粉含量以及碎石質(zhì)量的實際波動情況，特別是機(jī)制砂內(nèi)的石粉含量波動，還有就是石粉在細(xì)度檢測后得到的結(jié)果，以及碎石中石粉量進(jìn)行檢測，并進(jìn)行調(diào)整，以確保基準(zhǔn)配比不變，最終使混凝土的質(zhì)量更加穩(wěn)定。對于C30 的混凝土，當(dāng)其機(jī)制砂的石粉含量小于15%時，可利用采取添加收塵石粉的方式，確?；炷羶?nèi)石粉含量始終恒定。最后結(jié)合檢測結(jié)果，對三者含量進(jìn)行調(diào)整，從而更好地確保生產(chǎn)監(jiān)測得到的石粉含量在優(yōu)化配比后，能滿足實際生產(chǎn)的需要。

在實際生產(chǎn)配比調(diào)整過程中，不管物料中的石粉含量發(fā)生何種變化，均能將其轉(zhuǎn)化成一元線性方程組：

其中：X1-機(jī)制砂含石粉量；X2-機(jī)制砂含碎石量；X3-碎石含石粉量；X4-碎石含砂量；X5-收塵石粉含粉量；X6-收塵石粉含砂量；Z1-機(jī)制砂用量；Z2-碎石用量；Z3-收塵石粉用量。

按照表5 所示數(shù)據(jù)，對Z1、Z2、Z3的用量進(jìn)行調(diào)整，確保生產(chǎn)中的混凝土實際石粉含量與表4 的基準(zhǔn)配比相符，得出生產(chǎn)配比調(diào)整結(jié)果表6，并發(fā)現(xiàn)骨料用量會隨著石粉含量的升高而下降，但二者并非線性比例關(guān)系。這是因為機(jī)制砂自身含有石粉，碎石也含有少量石粉，而收塵石粉還要補(bǔ)充一定的細(xì)骨料。整體而言，石粉含量有一定的增加，而細(xì)骨料的含量在下降。

表5 Z1、Z2、Z3 的級配檢測結(jié)果

表6 生產(chǎn)配比調(diào)整結(jié)果 單位：kg/m3

3 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗和上述研究，以C30 混凝土為例，提出以下幾點看法：①機(jī)制砂石粉含量為15%時，得到的新拌混凝土有著良好的和易性，且強(qiáng)度也能得到一些提升；②切實利用多元一次線性方程組的應(yīng)用，才能更好地計算機(jī)制砂和收塵石粉以及碎石的添加量，且對物料的粒徑進(jìn)行嚴(yán)格控制；③機(jī)制砂混凝土中，機(jī)制砂石粉含量越大，那么機(jī)制砂的添加量就需要越低，但是二者并非線性比例關(guān)系；④使用收塵石粉能有效促進(jìn)機(jī)制砂混凝土工作性能的提升，且當(dāng)混凝土標(biāo)號升高之后，石粉添加量需要相應(yīng)地下降。