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      機(jī)制砂石粉含量對混凝土性能影響試驗(yàn)研究

      2020-03-23 06:11:15周偉
      卷宗 2020年1期
      關(guān)鍵詞:機(jī)制砂石粉力學(xué)性能

      摘 要:近年來,由于建設(shè)力度的持續(xù)加大,我國建筑材料資源存在地域性緊張,天然砂石材料供應(yīng)緊張,人工機(jī)制砂的使用成為必然趨勢。機(jī)制砂由于其生產(chǎn)工藝原因,帶有一定量的石粉,石粉對混凝土的性能產(chǎn)生一定的影響。為更好地使用機(jī)制砂,選擇6種不同石粉摻量,對C30機(jī)制砂混凝土的工作性能和力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,分析石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能的影響。結(jié)果表明,適量的石粉能夠提高混凝土的坍落度和擴(kuò)展度,改善機(jī)制砂混凝土的粘聚性和保水性;隨著石粉摻量的提升,機(jī)制砂混凝土的7d抗壓強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律;石粉摻量為9%時,機(jī)制砂混凝土的工作性能和力學(xué)性能最佳。

      關(guān)鍵詞:石粉;機(jī)制砂;混凝土;工作性能;力學(xué)性能

      改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)的步伐同樣穩(wěn)步提升,交通作為全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本,得到了迅猛發(fā)展。如此龐大的建設(shè)力度,在有效提升國民生活質(zhì)量的同時,也消耗了大量的資源。近年建筑行業(yè)用砂、石、水泥等原材料價格頻頻突破上限,天然資源緊缺不斷給基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)敲響警鐘。由于全國各地紛紛限制河沙的開采,天然砂遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足如今工程建設(shè)的需要,因此采用機(jī)制砂替代天然砂是一個必然的趨勢。

      機(jī)制砂由巖石經(jīng)過破碎、篩分等一系列工藝生產(chǎn)而來,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的石粉,石粉顆粒細(xì)小,其對混凝土的性能將會產(chǎn)生影響。周大慶等[1]對石粉在混凝土中的工作機(jī)理進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)石粉能夠使得混凝土過渡界面區(qū)更加密實(shí),對混凝土的強(qiáng)度發(fā)展有著一定的積極作用。李北星等[2]通過研究石粉對混凝土性能產(chǎn)生的影響發(fā)現(xiàn),石粉能夠提高混凝土的抗氯離子侵蝕性能,但對混凝土的抗凍性能有著不利影響。曹盛明等[3]對機(jī)制砂混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),研究發(fā)現(xiàn)在機(jī)制砂混凝土中,使用石粉替代部分水泥,并加入礦粉和硅灰,能夠提高混凝土性能。范德科等[4]通過研究發(fā)現(xiàn),適量的石粉能夠改善混凝土和易性,提高混凝土強(qiáng)度,但石粉含量過高對混凝土和易性不利。王雨利等[5]認(rèn)為,隨著石粉含量的提高,中低強(qiáng)度混凝土的工作性能和力學(xué)性能先提高后降低,石粉含量存在一個最佳值。

      為了進(jìn)一步了解石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能的影響,本文通過試驗(yàn)進(jìn)行了研究,為機(jī)制砂的工程應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

      1 原材料

      1.1 水泥

      本文所用水泥為海螺牌P.O42.5R型,其基本性能指標(biāo)見表1。

      1.2 骨料

      選用機(jī)制砂作為混凝土細(xì)骨料,機(jī)制砂來自貴州省某高速公路項(xiàng)目周邊制砂廠,粒徑為0~5mm,各項(xiàng)物理性能指標(biāo)見表2。

      選用5~25mm粒徑的連續(xù)級配碎石作為粗骨料,各項(xiàng)物理性能指標(biāo)見表3。

      試驗(yàn)用石粉顆粒低于75μm含量大于75%。

      2 石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能影響試驗(yàn)研究

      2.1 石粉含量對混凝土工作性能的影響

      本文混凝土配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30,不摻粉煤灰,試驗(yàn)前,將機(jī)制砂清洗曬干,去除自帶石粉。選取石粉摻量分別為0%、3%、6%、9%、12%、15%摻入混凝土中,研究石粉對混凝土工作性能的影響。測試不同石粉摻量下,新拌混凝土的坍落度和擴(kuò)展度,并觀察其粘聚性和保水性,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

      由圖1可知,隨著混凝土中石粉含量的不斷提升,混凝土坍落度和擴(kuò)展度均先增大后減小,混凝土的粘聚性和保水性不斷提高,石粉摻量為9%時,混凝土坍落度和擴(kuò)展度達(dá)到最大值。這是由于機(jī)制砂與天然砂不同,機(jī)制砂表面粗糙,有棱角,對新拌混凝土的和易性產(chǎn)生不利影響,摻入適量的石粉后,混凝土中漿體增多,減少機(jī)制砂之間摩擦,故而提高混凝土的坍落度和擴(kuò)展度。而當(dāng)摻入過量的石粉時,混凝土中漿體稠度太大,漿體的流動度迅速減小,影響混凝土的坍落度和擴(kuò)展度。

      2.2 石粉含量對混凝土力學(xué)性能的影響

      測試不同石粉摻量的機(jī)制砂混凝土7d、28d立方體抗壓強(qiáng)度,分析石粉摻量對機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響,試驗(yàn)結(jié)果見表5。

      由表5可知,隨著石粉摻量的不斷提升,機(jī)制砂混凝土的7d、28d抗壓強(qiáng)度先提高后降低,石粉摻量為9%時,混凝土抗壓強(qiáng)度最高,7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到31.7MPa,28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到38.9MPa。隨著石粉的摻入,混凝土中漿體增多,漿體稠度增大,而且摻入的石粉能夠有效填充漿砂和漿石界面中的孔洞,使得界面更加密實(shí),因而混凝土的強(qiáng)度得到提高。當(dāng)石粉摻量過高,混凝土拌和過程中用水量未提高,拌和不充分,可能導(dǎo)致混凝土中產(chǎn)生較多孔洞,影響其強(qiáng)度。

      3 結(jié)論

      適量的石粉能夠提高機(jī)制砂混凝土的坍落度和擴(kuò)展度,提高其粘聚性和保水性,石粉含量過高對混凝土和易性會產(chǎn)生不利影響。石粉摻量為9%時,機(jī)制砂混凝土坍落度和擴(kuò)展度最大。

      隨著石粉摻量的提升,機(jī)制砂混凝土的7d抗壓強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度變化趨勢一致,均呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律。石粉摻量為9%時,混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高。

      針對混凝土的工作性能和力學(xué)性能,機(jī)制砂混凝土最佳石粉含量為9%。

      參考文獻(xiàn)

      [1]周大慶,張道友,趙華耕,周明凱,田建平.機(jī)制砂高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的研究[J].國外建材科技,2005(03):20-23.

      [2]李北星,周明凱.石灰?guī)r機(jī)制砂中石粉作摻合料對混凝土工作性和強(qiáng)度的影響[J].公路,2007(12):141-145.

      [3]曹盛明.高性能機(jī)制砂混凝土的性能及應(yīng)用技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué),2008.

      [4]范德科,馬強(qiáng),周宗輝,單立福,孔凡勝,王忠浩.石粉對機(jī)制砂混凝土性能的影響[J].硅酸鹽通報,2016,35(03):913-917.

      [5]王雨利,王衛(wèi)東,周明凱,李北星,劉素霞.中低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土石粉含量確定的研究[J].土木建筑與環(huán)境工程,2012,34(05):154-158.

      作者簡介

      周偉(1982-),男,漢族,江蘇淮安人,大專,中級工程師,江蘇省蘇信工程咨詢有限公司工地試驗(yàn)室主任,主要從事道路橋梁工作。

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