机制砂含粉量对混凝土的影响与配比调整

洪景庄

（佛山市顺德区新翔混凝土有限公司，广东佛山 528300）

1 机制砂混凝土生产配比调整试验

1.1 原材料

机制砂结合筛分细度与级配，并将其石粉筛除后，再按照不同比例加入收尘石粉（机制砂水洗后分离收集的石粉），得到石粉含量不同的试验用机制砂。

碎石选用5-25 连续级配的花岗岩，表观密度2680kg/m3，空隙率为43%，含泥量0.3%，针片状含量为4%。

水泥选用润丰P.O 42.5，指标参数见表1。

粉煤灰选用F 类II 级、细度19%、需水量比103%，28d 活性指数73%。

外加剂采用聚羧酸外加剂，减水率为27%，拌和用水为自来水。

1.2 试验配比

试验按照普通混凝土生产配比设计要求进行，选取石粉含量分别为0%、5%、10%、15%、20%五份不同的机制砂进行试验，具体配比见表2。

表2 试验配比

1.3 试验方法与结果

按照普通新拌混凝土性能试验、力学性能试验方法，混凝土拌和后，对其流动性和粘黏聚性进行检测，并目测新拌混凝土的离析与保水情况后成型试块，置于温度20±2℃，相对湿度≥95%的混凝土标养室养护，龄期为7d 和28d。试验结果见表3。

表3 中，混凝土坍落度随石粉含量增加而逐渐增大，黏聚性和流动性也随之改善，石粉含量为15%时混凝土状态最好，其坍落度比5%石粉含量时大35mm，石粉增加至20%时，坍落度反而变小，流动性也变差。这是由于新拌和混凝土中添加的石粉变成浆体之后，增加了浆体体积，集料表面由于受到浆体包裹形成的润滑膜，降低颗粒的摩擦阻力，使新拌混凝土流动性得到强化。

表1 水泥指标参数

表3 混凝土性能试验数据

在图1 是筛除大于75μm 颗粒的收尘石粉的激光粒度效果分析图，颗粒主要集中于10～20μm 之间，大于45μm 的颗粒较少。一般水泥中，45μm 的合理含量大约是8%，说明石粉比普通水泥的细度要小，而表面积又大约是普通水泥3 倍，所以该石粉有着较大的需水量。添加适量石粉和水之后，因为水可以给石粉具有可浸润的特点，会将石粉颗粒表面浸润。在用水量固定时，自由水将随着石粉表面占用而变少，减少离析泌水的情况，同时也会增加粘聚性。

图1 大于75μm 的收尘石粉筛除的颗粒级配

所以，只有确保浆体量的适宜性，才能有效改善粘聚性和流动性。浆体过多不会增加流动性，反而由于集料流动矛盾，在集料表面转化成石粉水泥浆体，塑性黏度增加。所以一旦机制砂的石粉含量大于20%时，就会容易导致混凝土变得粘稠。另外，较细石粉需要一定量的水转化成浆体，石粉含量提高后，若用水量固定不变，与水泥发生化学反应的水量会减少，有效水灰比会因此降低。与此同时，加上石粉会填充砂石集料间的空隙，骨架致密性能得到有效提升，此时混凝土的强度也会提高。

2 机制砂混凝土生产配比调整的方法

2.1 科学确定基准配比的方法

混凝土中采用的机制砂、碎石、石粉，大都是采用天然岩石和卵石、矿山废石，采取机械破碎和筛分而成的一种岩石颗粒，只是粒径范围不同。本文将粒径超过4.75mm 的岩石颗粒称之为“石”，在0.075～4.75mm 之间的岩石颗粒称之为“砂”，0.075mm 以下的岩石颗粒称之为“石粉”。针对上述机试验结果，再结合机制砂、石粉含量、碎石以及级配检测结果，对重新定义的砂、石、石粉的使用量进行重新计算，得到基准配比，具体详见表4 所示。

表4 基准配比

2.2 配比调整

得到基准配比之后，根据机制砂和石粉含量以及碎石质量的实际波动情况，特别是机制砂内的石粉含量波动，还有就是石粉在细度检测后得到的结果，以及碎石中石粉量进行检测，并进行调整，以确保基准配比不变，最终使混凝土的质量更加稳定。对于C30 的混凝土，当其机制砂的石粉含量小于15%时，可利用采取添加收尘石粉的方式，确保混凝土内石粉含量始终恒定。最后结合检测结果，对三者含量进行调整，从而更好地确保生产监测得到的石粉含量在优化配比后，能满足实际生产的需要。

在实际生产配比调整过程中，不管物料中的石粉含量发生何种变化，均能将其转化成一元线性方程组：

其中：X1-机制砂含石粉量；X2-机制砂含碎石量；X3-碎石含石粉量；X4-碎石含砂量；X5-收尘石粉含粉量；X6-收尘石粉含砂量；Z1-机制砂用量；Z2-碎石用量；Z3-收尘石粉用量。

按照表5 所示数据，对Z1、Z2、Z3的用量进行调整，确保生产中的混凝土实际石粉含量与表4 的基准配比相符，得出生产配比调整结果表6，并发现骨料用量会随着石粉含量的升高而下降，但二者并非线性比例关系。这是因为机制砂自身含有石粉，碎石也含有少量石粉，而收尘石粉还要补充一定的细骨料。整体而言，石粉含量有一定的增加，而细骨料的含量在下降。

表5 Z1、Z2、Z3 的级配检测结果

表6 生产配比调整结果 单位：kg/m3

3 结语

综上所述，本文结合自身的实践经验和上述研究，以C30 混凝土为例，提出以下几点看法：①机制砂石粉含量为15%时，得到的新拌混凝土有着良好的和易性，且强度也能得到一些提升；②切实利用多元一次线性方程组的应用，才能更好地计算机制砂和收尘石粉以及碎石的添加量，且对物料的粒径进行严格控制；③机制砂混凝土中，机制砂石粉含量越大，那么机制砂的添加量就需要越低，但是二者并非线性比例关系；④使用收尘石粉能有效促进机制砂混凝土工作性能的提升，且当混凝土标号升高之后，石粉添加量需要相应地下降。