机制砂石粉含量对自密实混凝土性能的影响

解 嵩

（德州润德混凝土有限公司）

前言

机制砂是指由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩的颗粒[1]。采用机制砂配制自密实混凝土能保证混凝土良好密实，无需振捣，能提高施工效率，缩短施工工期，降低施工成本的同时，保证施工质量，还可以改善施工环境和安全性，具有重要的经济和社会意义[2]。

机制砂生产过程中会产生石粉，适量的石粉可以改善混凝土拌合物粘聚性、保水性，提高混凝土界面性能，优化混凝土颗粒级配，提高混凝土密实性，进而改善混凝土综合性能[3～5]。本文通过研究机制砂中不同的石粉含量对C40自密实混凝土的工作性能、力学性能和抗渗性能的影响，得出了一系列结论。

1 原材料、试验配合比及试验方法

1.1 原材料

（1）水泥：试验所用水泥为故城山水水泥有限公司出产的P.O.42.5水泥，其化学成分及物理力学性能见表1。

表1 水泥化学成分及物理性能

（2）粉煤灰：选用山东华能德州电力实业公司出产的Ⅰ级粉煤灰，其性能见表2。

表2 粉煤灰性能

（3）粗骨料：级配合理，含泥量小于2%，泥块含量小于0.5%。

（4）细骨料：济南章丘出厂的机制砂，细度模数为2.7～3.0，石粉含量为7～11%，MB值为 0.2。

（5）减水剂：选用西卡外加剂出产的减水剂，减水率为30%。

（6）水：饮用水。

1.2 试验配合比

确定C40自密实混凝土试验用配合比，如表3所示。

表3 C40自密实混凝土基准配合比（kg）

1.3 试验方法

进行C40自密实混凝土试验，通过调整减水剂用量使混凝土出机坍落度一致，然后进行试验观测，混凝土试件成型24h后放入标准养护室养护至相应龄期测试其抗压强度、抗渗性能。本次试验采用坍落度和坍落扩展度来检测自密实混凝土流动性和填充性，采用倒坍落度筒流出时间检验自密实混凝土稳定性等性能，采用J环扩展度检验混凝土间隙通过性；采用NEL法测试检验混凝土氯离子扩散系数。

2 试验结果及讨论

2.1 石粉含量对自密实混凝土工作性能影响

本文通过调整减水剂掺量，保证不同石粉含量的自密实混凝土具有相同的初始坍落度，然后研究了不同石粉含量对C40自密实混凝土拌合物工作性能的影响，试验结果见表4。

表4 不同石粉含量对C40自密实混凝土工作性能的影响

T-拌合物初始坍落度；K-拌合物初始坍落扩展度；T1-拌合物倒坍落度筒流出时间。

由表4可知：随着石粉含量的增加，拌合物的包裹性越来越好，但是拌合物黏度逐渐增大，流速减慢。不含石粉的机制砂配制的自密实混凝土出机扩展度不如石粉含量5%机制砂混凝土扩展度，间隙通过性低；但石粉含量超过10%的机制砂混凝土间隙通过性更差，说明少量的石粉可以提高改善混凝土工作状态，但石粉含量不宜过大。这是因为石粉的掺入，增加了水泥浆体的含量，提高了混凝土的粘聚性和包裹性；石粉还起到微珠作用，减少了骨料之间的摩擦，从而改善了混凝土的和易性。

2.2 石粉含量对自密实混凝土力学性能影响

在标准养护条件下，分别测试了4种机砂石粉含量下混凝土7d、28d的抗压强度，结果见表5所示。

表5 不同石粉含量对C40自密实混凝土力学性能的影响

从表5可以得知：机制砂石粉含量对混凝土早期抗压强度是不利的。这是因为石粉的掺入，导致一部分水吸附在石粉颗粒表面，降低了水泥颗粒与水的接触，从而导致混凝土早期强度降低。随着机制砂石粉含量的增加，混凝土后期抗压强度逐渐提高。这是因为石粉细度小，能够填充混凝土内部的小孔隙，从而提高混凝土密实性，有效提高混凝土抗压强度；另外，石粉的主要成分为碳酸钙，碳酸钙在水泥水化中具有一定的晶核效应，能够加快C3S的水化，从而对混凝土强度的发展起到辅助作用。

2.3 石粉含量对自密实混凝土抗渗性能影响

采用氯离子扩散系数测试了机制砂中不同石粉含量对28d龄期C40自密实抗渗性能的影响，结果如表6所示。

表6 石粉含量对自密实混凝土抗渗性能的影响

从表6可看出：随着石粉含量的逐渐增加，混凝土的抗氯离子扩散系数逐渐增高。这是因为石粉填充了混凝土中的小孔隙，提高了混凝土的致密性，与上文中的抗压强度数据吻合。

3 结论

（1）机制砂中石粉含量超过5%时，自密实混凝土的坍落度无明显变化，自密实混凝土的扩展度会明显降低，混凝土粘聚性会增大，混凝土的工作性能大大减弱。

（2）随着机制砂中石粉含量的增加，混凝土抗压强度亦随之增高。

（3）随着机制砂中石粉含量的增加，混凝土的抗渗性能亦随之增高。

考虑到机制砂石粉含量对自密实混凝土工作性能、力学性能和抗渗性能的综合影响，机制砂在进场验收时，石粉含量要控制在5%以内。