巖石破碎原狀機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)需求的拉動(dòng)，“十二五”計(jì)劃的展開(kāi)，各地公路，鐵路等基建的投入日益增大，迫切需要大量混凝土，因而需要大量砂子。為了保護(hù)生態(tài)平衡，國(guó)家已明文禁止擅自開(kāi)挖天然砂，使得天然砂供量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足混凝土生產(chǎn)的需求。因此，機(jī)制砂的開(kāi)發(fā)就顯得尤為重要。生產(chǎn)機(jī)制砂過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生一定粒徑小于75um的石粉，清除多余的石粉，使得機(jī)制砂滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求，需要耗費(fèi)大量能源，并造成了環(huán)境污染。
　　 本文提出了區(qū)別于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)流程，在破

2、碎前增加對(duì)巖石整體沖洗工序以嚴(yán)格控制成品砂的含泥量，破碎后即為成品砂，無(wú)需沖洗或風(fēng)選，從而保持機(jī)制砂的級(jí)配和特性，可以稱(chēng)之為原狀機(jī)制砂。生產(chǎn)實(shí)踐表明，在達(dá)到規(guī)范要求的機(jī)制砂顆粒級(jí)配和細(xì)度模數(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，原狀機(jī)制砂的石粉含量有較大的波動(dòng)，因此，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究了原狀機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土性能的影響，以期為混凝土工程施工控制提供研究依據(jù)。
　　 首先選用石粉含量為3％～16％的巖石破碎原狀機(jī)制砂，通過(guò)試驗(yàn)研究了配制強(qiáng)度等級(jí)C30、C4

3、5和C60混凝土的可行性，并對(duì)石粉含量變化對(duì)混凝土拌合物工作性能和混凝土基本力學(xué)性能的影響規(guī)律進(jìn)行了探討。結(jié)果顯示，原狀機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)中確定水灰比時(shí)，可采用系數(shù)α a=0.55，α b=0.19。在原狀機(jī)制砂亞甲藍(lán)值符合建筑用砂規(guī)范要求條件下，石粉含量由5％放寬到13％是可行的，即可保證混凝土拌合物的工作性能，又可滿(mǎn)足現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)混凝土基本力學(xué)性能的要求。
　　 接著對(duì)石粉含量分別為3％、7％和13％的C30

4、和C45 級(jí)原狀機(jī)制砂混凝土在3 d、7 d、14 d、28 d、56 d、90 d、120 d、150 d和180 d等各齡期內(nèi)的立方體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了石粉含量對(duì)強(qiáng)度的影響，得出了180d 齡期內(nèi)的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，并提出了C30和C45 機(jī)制砂混凝土在任一齡期內(nèi)的立方體抗壓強(qiáng)度擬合公式，試驗(yàn)表明，原狀機(jī)制砂中石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響與普通機(jī)制砂生產(chǎn)中產(chǎn)生的混有一定泥粉的石粉對(duì)強(qiáng)度的影響有本質(zhì)的不同，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)為C30和C4

5、5的原狀機(jī)制砂來(lái)說(shuō)石粉含量5％這一限值過(guò)于嚴(yán)格是不合適的。
　　 結(jié)合課題組前期研究，利用不同水泥品種、不同水灰比下大量原狀機(jī)制砂混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究結(jié)果，根據(jù)混凝土強(qiáng)度與水灰比間的關(guān)系擬合出了原狀機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)中的回歸系數(shù)：α a=0.5，α b=0.1，并用該強(qiáng)度公式設(shè)計(jì)出了不同強(qiáng)度等級(jí)的原狀機(jī)制砂混凝土進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用該公式設(shè)計(jì)的原狀機(jī)制砂混凝土基本滿(mǎn)足強(qiáng)度與工作性能的要求，可以為原狀機(jī)制砂混凝土

6、配合比設(shè)計(jì)提供參考。
　　 同時(shí)對(duì)180d 內(nèi)12組36個(gè)機(jī)制砂混凝土收縮試件收縮應(yīng)變進(jìn)行了量測(cè)，分析了機(jī)制砂混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件下收縮應(yīng)變情況及其收縮應(yīng)變計(jì)算公式。結(jié)果表明：機(jī)制砂混凝土收縮率隨齡期均是先增大然后趨于穩(wěn)定，對(duì)于C45 機(jī)制砂混凝土來(lái)說(shuō)，石粉含量為7％的收縮率最低,3％和5％的基本一致而且最大，其余含粉量的收縮率基本一致，且均處于二者之間。C60 機(jī)制砂混凝土的收縮率對(duì)石粉含量的變化不敏感。機(jī)制砂混凝土干縮基本方程采

7、用對(duì)數(shù)形式擬合精度較高。
　　 最后，制作了不同石粉含量的水泥砂漿試件，研究了其宏觀力學(xué)性能，并采用XRD和SEM 電鏡等微觀測(cè)試方法，研究了石粉在水泥砂漿中作用。力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：機(jī)制砂配制的膠砂試件的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度都大于相應(yīng)齡期的天然砂混凝土；同一齡期下，機(jī)制砂膠砂試件的抗壓強(qiáng)度隨著石粉含量的增加而增加，抗折強(qiáng)度先增加后降低。
　　 微觀觀測(cè)發(fā)現(xiàn)石粉具有：填充效應(yīng)、活性和晶核效應(yīng)。在石粉各種效應(yīng)的綜合作用下，砂漿