机制砂石粉末对混凝土工作性能和抗压强度的影响

郑鑫，李炜珂，王军，张建彬

（青岛合汇混凝土工程有限公司，山东 青岛 266102）

机制砂石粉末对混凝土工作性能和抗压强度的影响

郑鑫，李炜珂，王军，张建彬

（青岛合汇混凝土工程有限公司，山东 青岛 266102）

本文研究了机制砂石粉末对混凝土拌合物工作性能和抗压强度的影响。研究表明，机制砂石粉末可以应用于混凝土中，可以改善混凝土的工作性能；单掺机制砂石粉末的效果最差，机制砂石粉末和矿粉复掺的效果最好。

机制砂；石粉；工作性能；抗压强度

0 概述

随着对混凝土生产工艺的深入研究，人们充分了解到粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料已经成为混凝土生产中不可或缺的组成部分，他们能够显著改善混凝土的工作性能，提高混凝土强度，增加耐久性。

与此同时，随着社会经济的进步，基础建设也取得了迅猛发展，加之环境保护的要求和天然砂资源的匮乏，机制砂被越来越多的应用于混凝土中。机制砂生产过程中不可避免的会产生大量的机制砂石粉末，随着石粉末的积少成多，如不对其充分利用，必将会对环境造成污染，同时也是资源的浪费。国内外已经对扩大机制砂中石粉末含量的限制或利用石粉末作集料或掺合料进行了许多研究。

本文主要试验了石粉末等量取代水泥或与粉煤灰或矿渣复掺对混凝土工作性能、抗压强度的影响，探讨了石粉末作为掺合料在混凝土中的使用价值。

1 试验原材料与方法

1.1 试验原材料

（1）水泥：冀东 P·O42.5 普通硅酸盐水泥；

（2）粉煤灰：潍坊电厂 Ⅱ 级灰；

（3）矿粉：中矿宏远 S95 矿粉和颐丰德 S95 矿粉；

（4）石粉末：机制砂生产中产生的石粉末，主要矿物组成是方解石；

（5）粗骨料：5～25 mm 连续级配花岗岩碎石，符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求；

（6）细骨料：符合 JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求的细度模数为 2.4 的中砂，含泥量为 2%。

水泥、粉煤灰、矿渣粉和石粉末的化学成分见表 1。

表 1 水泥、粉煤灰、矿渣粉和石粉末的主要化学成分 %

石粉末、粉煤灰和矿渣粉的性能指标见表 2，其中石粉末性能指标检测参照执行 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定。

1.2 试验方法

按 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定进行混凝土拌合物和抗压强度试验。

表 2 石粉末、粉煤灰和矿渣粉的性能指标

2 混凝土配合比的确定

本试验针对常用的混凝土强度等级，采用了 C30 的混凝土进行试验。参照以下原则设计配合比：

（1）用石粉末按 0%、10%、20%、30%、40% 的比例等量取代水泥试验；

（2）以 Ⅱ 级粉煤灰取代 40% 的水泥，并用石粉末按0%、20%、40%、60%、80%、100% 的比例等量取代粉煤灰进行试验；

（3）以 S95 级矿渣粉取代 40% 的水泥，并用石粉末按0%、20%、40%、60%、80%、100% 的比例等量取代矿渣粉进行试验。试验配合比如表 3 所示。

表 3 试验用混凝土配合比

3 试验结果及讨论

3.1 石粉末单掺对混凝土工作性和抗压强度的影响

利用石粉末等量取代水泥，研究石粉末对混凝土工作性和抗压强度的影响，试验结果如表 4 和图 1 所示。

分析表 4 数据可知，纯水泥新拌混凝土的工作性能较差，粘聚性和保水性不好，出现泌水等现象，坍落度和扩展度损失大；加入石粉末后，上述情况得到有效改善，且随掺量的增加各项工作性能均有效提高，即石粉末可提高混凝土的流动性、粘聚性，防止泌水，对保持坍落度和扩展度也有明显的作用。

从表 4 和图 1 可以看出，随石粉末掺量的增加，混凝土强度逐渐降低，因此，过量掺加石粉末会严重影响混凝土强度。

表 4 石粉末对混凝土工作性和抗压强度的影响

图 1 石粉末取代量对混凝土强度的影响

3.2 石粉末与粉煤灰复掺对混凝土工作性和抗压强度的影响

首先用 40% 粉煤灰等量取代水泥，然后用石粉末按一定比例等量取代粉煤灰，以此研究石粉末与粉煤灰复掺对混凝土工作性能和抗压强度的影响，试验结果如表 5 和图 2 所示。

表 5 石粉末和粉煤灰复掺对混凝土工作性和抗压强度的影响

分析表 5 数据可知，掺加粉煤灰有利于提高混凝土的工作性能，提高保水性，防止泌水，掺加粉煤灰的混凝土坍落度和扩展度损失小，且粘聚性大；使用石粉末逐渐取代粉煤灰后，随取代量的增加，混凝土工作性能逐渐提高，即提高了流动度、降低了粘聚性、减少了坍落度和扩展度损失。

分析表 5 和图 2 可以看出，随石粉末取代量的增加，混凝土抗压强度先增加后逐渐降低，当石粉末取代量小于 80%时，石粉末与粉煤灰复掺的抗压强度比单掺粉煤灰或单掺粉煤灰的都高。

综合分析可知，石粉末与粉煤灰复掺有利于提高混凝土性能，比单掺粉煤灰和单掺石粉末效果更好，且石粉末与粉煤灰以 2:3 比例复掺时效果最佳。凝土抗压强度逐渐降低。

图 2 石粉末与粉煤灰复掺对混凝土抗压强度的影响

表 6 石粉末和矿渣粉复掺对混凝土工作性和抗压强度的影响

图 3 石粉末与矿渣粉复掺对混凝土抗压强度的影响

综合分析，当取代量在一定范围内时，石粉末和矿粉复掺配制的混凝土工作性能优异，且混凝土强度满足设计要求，对比试验数据后可知，当石粉末与矿粉以 2:3 比例复掺时效果最佳。

4 结论

（1）石粉末有利于提高新拌混凝土的工作性能，减少坍落度和扩展度损失；

（2）石粉末与粉煤灰复掺：复掺较石粉末单掺的混凝土工作性能更好，坍落度和扩展度损失更小，石粉末与粉煤灰的最佳复掺比例为 2:3；不足之处是混凝土强度较低，利用石粉末和粉煤灰复掺拌制混凝土时应合理设计配合比，使混凝土强度满足要求；

（3）石粉末与矿粉复掺：石粉末与矿粉复掺拌制的混凝土各项性能比单掺石粉末和石粉末与粉煤灰复掺拌制的混凝土都要好，工作性能更优，且强度降低较慢，满足使用要求，石粉末与矿粉的最佳复掺比例为 2:3。

（4）石粉末的掺加有利于提高混凝土的工作性能，降低混凝土成本，合理利用资源，具有巨大的经济价值和社会价值。

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[通讯地址]青岛市崂山区沙子口街道彭家庄社区青岛合汇混凝土工程有限公司 （266102）

The effect of manufactured sand Tpowder on concrete workability and compressive strength

Zheng Xin, Li Weike, Wang Jun, Zhang Jianbin
(Qingdao Hehui Concrete Engeering Co., Ltd., Shandong Qingdao 266102)

The effect of manufactured sand powder on concrete workability and compressive strength was studied in this paper. The results showed that, the manufactured sand powder can be applied to the concrete, and can improve the workaability of concrete. The effect of adding manufactured sand powder single is the worst, and adding the mixture of manufactured sand powder and slag powder is the best.

manufactured sand; stone powder; workability; compression strength

郑鑫（1988—），男，山东青岛胶州人，助工，从事商品混凝土技术研究。