机制砂中石粉含量对水泥混凝土强度的影响

魏小红

(黑龙江省交投集团建设有限公司，黑龙江 哈尔滨 150001)

1 机制砂里石粉的性质及作用机理

虽然机制砂内的石粉尺寸低于0.075 mm，但由于其和自然砂内的泥粉性质完全不一样，机制砂内的石粉形状、细度类似于水泥，比表面积较小；机制砂内石粉并无多余的粘土、页岩和有机物等，很干净且性能佳；而自然砂包含的泥粉通常会涵盖粘土、有机物等物质，其比表面积大且有膨胀性，性能差、不固定。

判别机制砂内石粉质量能通过MB亚甲蓝来检验，结果会发现石粉的亚甲蓝系数并不会由于石粉多少的改变而产生变化；而自然砂内泥粉的亚甲蓝系数会因为泥粉多少的增加而变化，相关性明显。表明机制砂内石粉并没有膨胀性物质，石粉干净；但自然砂内泥粉包含膨胀性物质，质量差，不固定。

机制砂内石粉含量会超出10%，其不会影响到大部分混凝土。而自然砂内泥粉会干扰混凝土强度、耐久性以及体积可靠性。机制砂内石粉针对水泥混凝土表现出了增粘、润滑、回填、晶核、增大水化等作用。

2 原材料及测试方法

2.1 原材料

(1)水泥：选择华润水泥(封开)有限公司生产的P.O42.5级水泥，28 d防折和防压强度分别是9.4 MPa与52.6 MPa，其余物理性质和化学成分如表1所示。

(2)细集料：机制砂选择石灰岩机制砂，为广东省兴宁市源成建业有限公司所生产，其中细度模量是2.9，石粉含量为4.5%，压碎值为18%，外观密度是2.68 kg/m3；河砂细度模数是2.78，外观密度是2.66 kg/m3，泥含量0.6%。石粉是机制砂内风选择石粉，粒径<0.075 mm。

(3)粗集料：选择广东省五华县福龙石场生产的5～25 mm连续级配碎石。

(4)降水剂：选择江苏超力建材科技有限公司制造的CPA-R减水剂。

水：自来水。

2.2 测试方法

(1)混凝土的抗压与抗折强度测试。测试参考《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)，抗压标准试件大小是150×150×150 mm，抗折标准试件大小是150×150×550 mm。

(2)耐磨测试。测试参考《公路项目水泥混凝土测试规程》(JTJ 053-94)，标准试件大小是150×150×150 mm。

(3)界面显微硬度检测。选择上海尚光显微镜公司制造的HXS-1000型自动显微硬度仪，试样选择尺寸为20×20×20 mm的立方体小块件，把抛光外表的骨料埋进水泥浆体内，养护28 d，再制样、检测。石粉采取外掺法，模拟混凝土测试中的石粉比例来掺入，水灰比固定是0.32。

3 测试结果及分析

3.1 水灰比对水泥混凝土耐磨性的作用

检测对比例探究了不同水灰比对水泥混凝土耐磨性的作用，测试中采取外掺石料的途径调节机制砂里石粉含量是7%。而且，为减少混凝土浆体含量对混凝土耐磨性的制约，在比较水灰比影响时，选择等体积砂浆手段来调整。

通过研究发现，随着水灰比的下降，不管是机制砂或者自然砂混凝土的抗压强度都逐渐加大，磨耗值不断下降。伴随水灰比的不断下降，硬化混凝土的密实度上升，界面过渡区得到改善，所以混凝土的强度增加，磨耗值下降。而且，在相同条件下，机制砂混凝土的强度和耐磨性都优于自然砂混凝土，这是因为机制砂颗粒外表粗糙、多棱角，石粉颗粒和水泥石之中的界面黏结强度大，颗粒间机械结合力大，且机制砂里的石粉含量是7%，石粉在水泥混凝土中起到了填充效果，加大了混凝土的密实性，优化了混凝土的界面性能，所以机制砂混凝土的强度和耐磨性都优于自然砂混凝土。

3.2 砂率对水泥混凝土耐磨性的作用

以含量为7%的石粉为基准，比较探究砂率改变对机制砂混凝土耐磨性的制约。能够看出，伴随砂率的不断增多，混凝土的磨耗值加大，耐磨性下降，主要是由于伴随砂率的上升，混凝土内部浆体含量提升，粗集料的数量减少，混凝土的耐磨值加大。而且，砂率过低会制约水泥混凝土工作性，降低混凝土的密实性，恶化混凝土中孔结构，影响混凝土耐磨性和强度的提升。

3.3 石粉含量对水泥混凝土耐磨性的作用

为比较机制砂里石粉对水泥混凝土耐磨性的作用，机制砂里的石粉选择外掺法来调整。当石粉含量少于10%时，伴随机制砂里石粉含量的增多，机制砂混凝土的抗压强度不断提升，但是，当石粉含量超过10%时，水泥混凝土的抗压强度又稍微下降。而且，伴随石粉含量的增多，混凝土耐磨值会不断下降，特别是当石粉含量维持在10%之内时，水泥混凝土磨耗值随着石粉含量增多下降幅度明显，但当石粉含量超过10%时，水泥混凝土的磨耗值又稍微提升，但幅度较小。机制砂里石粉对水泥混凝土耐磨性的作用有正负两大效应，正效应是：机制砂里的石粉能够完善混凝土内部颗粒级配，提升水泥混凝土的密实性，优化混凝土浆体孔结构，提高混凝土界面过渡区的严密性，进而提高混凝土的强度及耐磨性。负效应是：随着机制砂里石粉含量的增加，机制砂里浆体含量不断提高，而混凝土的耐磨性关键是受到混凝土内浆体的作用，但浆体含量太高时，将明显下降混凝土的耐磨性，所以从增加混凝土浆体含量的方面来说，伴随石粉含量的增加，水泥混凝土耐磨性将下降，机制砂里石粉正效应起主导作用，能提升混凝土的耐磨性，但当石粉含量超过10%时，石粉含量太高，机制砂里石粉负效应作用越来越明显，水泥混凝土耐磨性不断下降。

4 结 论

(1)伴随水灰比下降，不管是机制砂或者自然砂混凝土的抗压强度都逐渐加大，磨耗值不断下降，在相同条件下，机制砂混凝土的强度和耐磨性都优于自然砂混凝土。

(2)随着砂率的不断增大，机制砂混凝土的耐磨性下降。

(3)当石粉含量保持在10%之内时，石粉含量的增多会减小机制砂混凝土的磨耗值，但是，当石粉含量超过10%时，机制砂混凝土的磨耗值又会增大。

(4)机制砂内石粉能够有效改善水泥石和集料页面过渡区效果，但当石粉含量太高时，页面过渡区的效果不再得到优化，甚至产生劣化现象。