關(guān)于機(jī)制砂中石粉作用的研究

摘要：機(jī)制砂中石粉含量波動(dòng)較大,對(duì)混凝土的性能影響顯著,現(xiàn)場(chǎng)控制較為困難。本論文通過理論分析輔以部分試驗(yàn)，從不同的視角分析機(jī)制砂中石粉的具體作用，從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工配合比的調(diào)整。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂，石粉含量，理論分析，試驗(yàn)

0前言

由中交四航局承建的云桂鐵路云南段三標(biāo)段(DK407+070～DK473+300)全長(zhǎng)64.571km，位于云南省廣南縣境內(nèi)，線路經(jīng)過蓮城、舊莫、珠琳三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。鐵路設(shè)計(jì)等級(jí)為雙線Ⅰ級(jí)，路段旅客列車最高行車速度200km/h預(yù)留250km/h，標(biāo)段內(nèi)共有50個(gè)區(qū)間路基段，全長(zhǎng)15.228公里；橋梁26座，全長(zhǎng)10.93公里；隧道22座，全長(zhǎng)38.413公里；預(yù)制箱梁249榀?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20~C50，結(jié)構(gòu)實(shí)體用混凝土均為高性能混凝土，局部路基加固處理采用強(qiáng)度大于15MPa的CFG樁。

本標(biāo)段處于滇桂交界地帶，線路行走于云貴高原與廣西盆地間的斜坡地帶，即兩大地貌單元的過渡區(qū)，沿線地形起伏劇烈，屬典型的山嶺重丘區(qū)，交通運(yùn)輸極不發(fā)達(dá)，沿線河砂嚴(yán)重匱乏。該地區(qū)巖石以質(zhì)地堅(jiān)硬的石灰?guī)r為主，考慮到工程任務(wù)中隧道所占比例較大，可充分利用隧道開挖后的石渣，為便于施工管理，降低成本，除預(yù)制梁外均采用機(jī)制砂拌制混凝土。自2010年5月進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)當(dāng)?shù)夭捎檬規(guī)r生產(chǎn)的機(jī)制砂進(jìn)行檢測(cè)，石粉含量普遍較高，細(xì)度模數(shù)較大，具體檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 廣南縣部分石場(chǎng)機(jī)制砂抽樣檢測(cè)結(jié)果

注:細(xì)度模數(shù)測(cè)試參見JGJ52-2006表3.1.2-2

1試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用原材料與實(shí)際工程混凝土一致，水泥為云南興建水泥公司生產(chǎn)的興建牌P.O42.5水泥，其物理性能見表2。

　　表2興建P.O42.5型水泥物理性能

機(jī)制砂采用表1中2號(hào)石場(chǎng)生產(chǎn)的細(xì)度模數(shù)為3.2，石粉含量12.6%的粗砂。對(duì)于機(jī)制砂進(jìn)行試驗(yàn)室處理，試驗(yàn)成型時(shí)僅使用其中的石粉，具體方法為：

機(jī)制砂烘干后直接采用行標(biāo)篩，在振篩機(jī)上定時(shí)篩分5min，套篩依次為10.0mm，5.00mm，2.50mm，1.25mm，0.63mm，0.315mm，0.160mm，0.080mm，將通過0.080mm方孔篩的石粉收集密封保存后備用，干篩石粉制樣完成。

采用上述行標(biāo)套篩和同一石場(chǎng)相同的機(jī)制砂，制取水洗后石粉。先將機(jī)制砂浸泡6h后，在套篩上使用大量水沖洗，收集所有通過0.080mm方孔篩的石粉料漿，沉淀6小時(shí)后去除上層清水，然后烘干至恒重。采用木棍在托盤內(nèi)將烘干后結(jié)塊的石粉碾碎，過0.080mm方孔篩，并對(duì)未能通過的石粉團(tuán)塊重復(fù)用木棍碾碎，過篩，直至全部通過。收集上述通過0.080mm方孔篩的粉料，再次過篩混勻，密封保存后備用，水洗石粉制樣完成。

1.2試驗(yàn)方法

依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》在實(shí)驗(yàn)室配制砂漿，砂采用ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。對(duì)于機(jī)制砂中的石粉通過干篩和水洗兩種方式提取，烘干打散后將這部分未經(jīng)粉磨而粒徑小于0.08mm的石粉視為混合材，按照5%，10%，13%，17%，23%的比例加入到水泥中成型試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3天后測(cè)試其抗折和抗壓強(qiáng)度。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1摻入石粉后物理力學(xué)性能的變化

小于0.08mm的石粉，雖然沒有經(jīng)過粉磨，但具有礦物摻合料的一般特性。例如，細(xì)度與水泥相近，作為一種非活性材料即使沒有參與水泥水化，同時(shí)也不考慮存在二次水化和改善界面，但由于這些石粉微粒本身都具有較高的強(qiáng)度，其在水泥石中可起到骨架作用，不同比例的石粉摻入后，并未大幅度降低早期強(qiáng)度。對(duì)于石粉的摻入，早期主要體現(xiàn)出微集料效應(yīng)，通過干篩和水洗兩種不同方法制備的石粉對(duì)力學(xué)性能的影響見圖1和圖2。干篩后獲得的石粉似乎體現(xiàn)出更高一點(diǎn)的“活性”，推測(cè)與水洗后石粉新生成的表面由于吸附等原因?qū)е卤砻婺芟陆涤嘘P(guān)。

圖1機(jī)制砂石粉含量膠砂抗折強(qiáng)度(3d)的影響

圖2機(jī)制砂石粉含量膠砂抗壓強(qiáng)度(3d)的影響

2.2石粉作為礦物外加劑的摻入形式

如果將石粉視為水泥以外的礦物外加劑，計(jì)入膠凝材料總量，其摻入形式可能為等量取代、等強(qiáng)取代和超量取代。