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机制砂作混凝土细骨料的研究

刘秀美  
【摘要】:近年来,随着我国建设用砂量的剧增,天然砂资源日益短缺,砂石供需矛盾日益加大。所以,机制砂的生产和应用倍受关注。 从最初美、英、日等工业发达国家将机制砂纳入其国家标准到国内外学者对机制砂破碎方法、石粉、泥粉等性能特点的探究再到2011年我国新标准《建设用砂》的制定和实施,机制砂的研究不断深入。 本文围绕机制砂的特点及其特点尤其是砂率、石粉含量(包括MB值)、球形度、颗粒级配等对混凝土性能的影响等方面展开了研究。研究表明,机制砂的颗粒形貌粗糙、多呈不规则形,但是不同生产方式造成的形貌又有不同,专业生产的机制砂粒形较好,多呈多面体或接近天然砂,颗粒级配、细度模数均可控制并做到优于天然砂;附带生产的机制砂是各种尾矿附带生产或产生的,大部分是石料厂碎石生产剩余的石屑经简单筛分或直接利用,其颗粒形貌较差,多为片状或三角状,其细度模数偏大,3.5左右,粗颗粒较多,中间颗粒较少。机制砂的石粉含量一般为4%-20%。石粉的MB值对混凝土性能具有比较重要的影响,MB值是用于判定机制砂中粒径小于75μm颗粒的吸附性能的指标。机制砂的MB值最好控制在1.4以下,MB值在这个范围内的机制砂对混凝土性能的影响不明显,还能改善混凝土的和易性。MB值允许范围内,在科学试验的基础上要合理利用石粉。另外,机制砂的坚固性比天然砂稍差,母岩不同,其坚固性也不同,但均满足国家标准。 针对机制砂的特点对混凝土性能的影响,主要以C40混凝土为例,研究了不同砂率、石粉含量(包括MB值)、球形度、颗粒级配等对混凝土力学性能和耐久性能的影响,结果表明: 与天然砂相比,机制砂混凝土的砂率可以适当增加,砂率可控制在41%-42%;由于机制砂颗粒形貌、MB值和外加剂种类对混凝土性能的影响复杂,石粉含量的限定范围可能有所不同。在同时保证混凝土的工作性和强度的情况下,机制砂石粉含量一般控制在7%-11%,对于球形度或外加剂较好或MB值较小的,石粉含量的范围可以放宽,最大石粉掺量可以提高3%左右。不同的制砂厂生产的机制砂有不同的级配,大部分为粗砂,且级配不合理,直接用于混凝土搅拌是不可行的,一般控制其细度模数在3.3-3.0范围内较好,级配合理的或球形度良好的机制砂可以放宽到3.6。机制砂的MB值和球形度均可以影响机制砂最大石粉掺量、最佳颗粒级配、最适砂率等。MB值最好控制在1.3及以下,球形度最好控制在0.91(含)以上。影响混凝土性能的因素中最明显的是机制砂的颗粒级配,其次是砂率和石粉含量,砂率41%,石粉含量10%,细度模数3.6,级配如机制砂Ⅱ的方案下混凝土的综合性能最佳。混凝土的强度损失率均不超过25%,质量损失率均不超过5%,抗冻性能优良。石粉的合理掺加可以提高混凝土抗冻性,降低质量和强度损失率。改良机制砂的相关指标,比如级配、球形度、MB值等,可以提高石粉的掺量,实现废物利用最大化,做到绿色生产。


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