機制砂特性對混凝土性能的影響及機理研究.pdf

1、隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展和環(huán)境保護的加強，天然砂資源越來越匱乏，使用機制砂已成為必然趨勢。但機制砂在粒形、級配、表面質(zhì)構(gòu)以及0.075mm以下顆粒含量等方面與天然砂存在顯著差異。因此，開展機制砂的上述特性對混凝土性能的影響及作用機理研究具有重要的實用價值和理論意義。 首先研究了石英巖、片麻巖、花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r、大理巖等六種具有代表性巖性的石粉對化學(xué)外加劑作用效果的影響及對混凝土性能的影響。結(jié)果顯示，石粉巖性的變化對化學(xué)外

2、加劑特別是聚羧酸系減水劑的選擇適應(yīng)性表現(xiàn)顯著，而石粉巖性對礦物摻和料的作用效果沒有顯著影響；石粉巖性變化對混凝土工作性、強度與體積穩(wěn)定性略有影響，但影響差異并不顯著，而石粉巖性變化對混凝土耐久性基本沒有影響。 其后，以石灰?guī)r石粉為研究對象，研究了機制砂中石粉含量對混凝土性能的影響。結(jié)果顯示，適量的石粉可以起到完善機制砂的級配、增加漿體數(shù)量和填充顆?？障兜淖饔?，改善機制砂混凝土的工作性，提高機制砂混凝土的強度，但對于不同強度等級混

3、凝土而言，機制砂中石粉的最佳含量不同。同時，適量的石粉有利于機制砂混凝土抗氯離子滲透、抗凍融、抗硫酸鹽侵蝕和抗磨等耐久性能的提高，但機制砂中石粉含量超過7％~10％不利于混凝土塑性收縮與干燥收縮的控制。綜合研究成果提出，可將國標(biāo)《建筑用砂》中機制砂中石粉含量限值適當(dāng)放寬到5％，7％，10％，甚至更高。 接著，研究了機制砂的粒形、級配、壓碎值等機制砂特性指數(shù)對混凝土性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，受機制砂級配與石粉含量的影響，常規(guī)測試機制砂

4、粗糙度的試驗方法不能準(zhǔn)確反映出機制砂的顆粒形貌特征。研究還發(fā)現(xiàn)，機制砂的多棱角的特性，一方面增加了混凝土的屈服應(yīng)力而降低了混凝土的工作性，另一方面則有利于提高混凝土的強度與體積穩(wěn)定性，但機制砂的壓碎值與混凝土強度之間沒有明顯的相關(guān)性。通過砂漿流變性試驗發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高機制砂中0.15～0.3mm與0.3～0.6mm的顆粒更有利于提高機制砂混凝土的工作性。 還采用外加泥粉的方式研究了機制砂MB值變化對混凝土性能的影響。研究結(jié)果證實了

5、機制砂MB值與機制砂巖性和石粉含量無關(guān)，而與泥粉含量成正比，同時還發(fā)現(xiàn)機制砂MB值也受泥粉液限指數(shù)的影響。機制砂MB值的提高，增加了混凝土的塑性粘度，增大了對化學(xué)外加劑特別是對聚羧酸系減水劑的吸附，對混凝土的工作性與體積穩(wěn)定性劣化最為顯著，但對于機制砂混凝土力學(xué)性能與耐久性的影響規(guī)律則與混凝土的強度等級有關(guān)，對于低強度等級混凝土而言，適當(dāng)?shù)腗B值有利于機制砂混凝土強度與耐久性的提高，但對于高強度等級混凝土而言，MB值的提高則會導(dǎo)致機制砂

6、混凝土強度與耐久性的劣化。 最后，論文還采用XRD、SEM、MIP以及微區(qū)硬度、水化微量熱等微觀測試方法，研究了石粉對水泥水化的促進作用以及對混凝土孔隙填充作用的機制。研究發(fā)現(xiàn)，石粉具有晶核效應(yīng)，且石粉中的CaCO3微粒參與了C3A的水化反應(yīng)，從而促進了水泥初期水化放熱，石粉中碳酸鹽礦物顆粒含量越高，對水化促進越顯著。機制砂中適量的石粉使混凝土過渡區(qū)密實化，改善硬化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而增強混凝土的性能，但當(dāng)石粉含量過高時，水泥石