人工砂石粉含量对大坝混凝土性能的影响研究

张振宇，杨松林

（葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 前言

水工混凝土人工砂石粉含量是指加工前经除土处理，加工后粒径小于0.16mm 的颗粒，其矿物组成和化学成分与被加工母岩相同。人工砂石粉与天然砂中的泥成分及粒径分布不同，在混凝土中所起的作用亦不同。天然砂中的含泥对混凝土是有害的，必须严格控制。而人工砂中适量的石粉对混凝土是有益的，适量石粉的存在弥补了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷，对完善混凝土特细骨料的级配，提高混凝土密实性都有益处，进而起到提高混凝土综合性能的作用。但石粉含量过高对混凝土的一些性能也可能产生负面影响。

2 试验用原材料

水泥：中热42.5 水泥。

粉煤灰： I 级粉煤灰。

砂：大理岩人工砂。

碎石：砂岩人工碎石。

外加剂：江苏博特新材料公司JM-II 萘系缓凝高效减水剂、山西黄河新型化工有限公司HJAE-A 引气剂。

3 不同石粉含量人工砂配制

室内试验时石粉含量变化范围选择15%～25%。由于无法在生产过程中取到试验选定石粉含量的人工砂，采用石粉含量约为15%的人工砂，通过人工添加石粉配制成试验预定的石粉含量，人工翻拌均匀后备用。调整后的不同石粉含量人工砂级配见表1。

表1 不同石粉含量人工砂级配试验结果

表2 混凝土配合比

4 人工砂石粉含量对拌和物性能的影响

采用四级配碎石及不同石粉含量的人工砂，同时调整砂率进行试验，混凝土拌和物坍落度控制在50mm ～70mm，减水剂掺量为0.6%，引气剂掺量为0.8/万，配合比参数及各原材料用量见表2，混凝土拌和物性能试验成果见表3。

从表3 可以看出：

（1）随着人工砂石粉含量增加，达到相同的坍落度，混凝土单位用水量也相应增加。这是由于若砂率相同时，随着石粉含量的增加，人工砂的比表面积也相应增加，保持混凝土水胶比与混凝土和易性大致相当，包裹人工砂表面并起润滑作用的水泥浆量也相应增加，因此混凝土的单位体积用水量增加。根据人工砂的石粉含量的变化，及时调整混凝土拌合物的砂率，可以达到降低混凝土单位用水量增加值的目的。本试验中石粉含量由15.2%增大到25.6%，通过调整砂率，单位用水量仅增加3kg/m3。

（2）在引气剂掺量不变的情况下，混凝土含气量随着石粉的增加而减小，含气量最大值与最小值相差0.6%，变化不大。

（3）试验结果表明，用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，混凝土拌合物30 分钟坍落度保留值为78%～82%，平均80%，60 分钟坍落度保留值为60%～66%，平均64%，90 分钟坍落度保留值为30%～38%，平均35%。用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，通过进行混凝土配合比的调整，在保证混凝土水胶比不变的情况下，可以达到满意的和易性，同时，混凝土拌合物的坍落度保留率基本一致。

（4）人工砂的石粉含量对混凝土拌合物的泌水性能比较敏感，混凝土泌水率随着人工砂石粉含量的增加而降低。

（5）用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，对混凝土凝结时间、含气量影响较小。

人工砂石粉含量对硬化混凝土性能的影响

采用表2 中混凝土配合比，对应编号分别成型混凝土试件，研究人工石砂粉含量对硬化混凝土性能的影响，试验成果见表4。

从表4 可以看出：

（1）总体上看，人工砂石粉含量变化、砂率调整对混凝土强度影响不明显。当石粉含量在15.2%-25.6%范围内时，通过混凝土配合比的调整，保证混凝土的水胶比不变，混凝土各龄期抗压强度基本一致，混凝土各龄期劈拉强度基本一致。

（2）石粉含量从15.2%变化到25.6%时，混凝土极限拉伸、弹性模量值差异不大。当石粉含量在20.6%时，混凝土90d、180d 龄期的极限拉伸值和弹性模量最大最高，随着石粉含量的降低或增加，混凝土180d 极限拉伸值均略有降低。

（3）从试验成果看，所有混凝土的抗冻等级90d 时均已大于F300,抗渗等级大于W16。不同石粉含量混凝土经过300次冻融循环后相对动弹模量、质量损失率变化不大。可知，石粉含量的变化对抗冻、抗渗影响较小。

表3 混凝土拌和物性能试验成果

表4 硬化混凝土试验成果

5 结语

（1）试验范围内，随石粉含量增加，混凝土单位用水量增加，通过调整砂率，可以降低用水量的增加幅度。

（2）通过调整砂率，石粉含量的变化对混凝土凝结时间、含气量影响较小，对混凝土拌合物的泌水性能的影响比较敏感。混凝土泌水率随着人工砂石粉含量的增加而降低。

（3）用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，通过进行混凝土配合比的调整，在保证混凝土水胶比不变的情况下，可以达到满意的和易性，同时，混凝土拌合物的坍落度保留率基本一致。

（4）总体上看，人工砂石粉含量变化、砂率调整时，混凝土强度变化不明显，混凝土极限拉伸、弹性模量值差异不大。对混凝土抗冻、抗渗性能影响较小。