摘要：近年來，隨著我國建筑工程行業蓬勃發展，具有高強度、高耐久性、高工作性的高性能機制砂混凝土成為了當今混凝土材料的主要發展方向。本文以C40大流態機制砂混凝土為代表，分析其泥粉含量對混凝土工作性能和抗壓強度造成的影響，進一步推廣機制砂在高性能混凝土中的應用，同時可以減少生產成本，降低能耗，減少環境污染。
關鍵詞：機制砂;泥粉含量;大流態混凝土;工作性能;抗壓強度
改革開放以來，我國基礎工程建設和城市化建設高速發展，大流態混凝土在工業與民用建筑工程、道路橋梁工程、水利工程中應用越來越廣泛，是不可缺少的建筑結構材料，其具有優異的技術性能和經濟性能，可以提高建筑物的耐久性，降低建筑物使用周期內的綜合成本。
砂作為混凝土組成的重要骨料之一，占混凝土體積的20%以上，起著填充、密實空隙的作用，并和粗骨料形成骨架，使混凝土獲得良好的工作性能。自1990年起，由于基礎設施建設不斷推進，混凝土供不應求，我國每年至少需要消耗10億噸砂。傳統混凝土中使用的砂主要是天然砂，如河砂、山砂、海砂等，其本身分布不均勻[1]，山區的天然砂資源儲量很少，而沿海、沿河流等地區的天然砂資源儲量稍多一些，但也不豐富，本來天然砂資源的再生速度就緩慢，經過人們長時間無節制的開采，天然砂資源不但出現了使用嚴重緊缺的狀況，而且其整體質量也越來越差，天然砂供需矛盾顯得十分突出。21世紀以來，我國已有一半地區處于天然砂資源匱乏的處境，甚至許多大城市都沒有可以利用的天然砂資源了。天然砂需求量激增，儲量卻逐步減少，遠距離運砂成本又太大，導致了天然砂市場價格步步升高。在巨大經濟利益的誘惑下，無序超采、亂采濫挖、過度開采河砂的現象屢禁不止[2]，不僅使河堤、港口等水利設施受到了危害，還給周圍的建筑環境和本地的生態環境造成了惡劣影響，不利于可持續發展。因此，國家出臺了一系列政策，嚴格規范采砂秩序，要求科學規劃采砂，限制年度采砂總量，進一步造成了天然砂供應不足，故用質優、價廉的機制砂替代天然砂生產大流態混凝土已成為必然。
1966年，我國創立了第一條機制砂生產線，通過不斷創新實踐，改良生產工藝，提高技術水平，我國人工砂加工規模越來越大，生產質量越來越好，促使機制砂出現在我國各類建筑結構材料中的頻率日趨增多。如今，眾多大型建設工程中都選擇使用高性能機制砂混凝土，例如大流態機制砂混凝土等，但有關高性能機制砂混凝土工作性能的研究較少，因此，努力探究高性能機制砂混凝土的性能具有十分重要的現實意義。
機制砂是經過除土處理，由機械破碎，再篩分出來的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒[3]，當采用不同的制備工藝和設備進行生產時，機制砂的細度、含泥量、粒形[4]等也不盡相同，進而影響機制砂混凝土的工作性、強度和耐久性等[5]。通常機制砂混凝土中含有一定量的石粉、泥粉，可以改善混凝土和易性，便于施工操作，使混凝土密實、均勻。但在高性能大流態混凝土中，因為膠凝材料本身的用量較大，過多的泥粉、石粉會導致混凝土的工作性能變差。本文主要研究機制砂中泥粉含量對大流態混凝土工作性能及強度的影響規律，通過試驗數據的分析對比，得出相應的結論，以推廣機制砂在大流態混凝土中成熟應用。
1.試驗
1.1.原材料選用
(1)水泥采用金隅水泥，標號為P·O42.5，其物理力學性能指標如表1所示。試驗用粉煤灰為Ⅱ級，細度為10.5%，燒失量為4.6%。外加劑為聚羧酸減水劑。
(2)粗集料為碎石，其粒徑范圍為5～20mm，連續級配。試驗用機制砂為冀東集團生產的石灰石機制砂，細度模數為2.8，石粉含量為8.5%。
1.2.試驗方法
成型試件在標準養護條件下養護7d、28d，按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002) 測試其抗壓強度[6]。通過和易性試驗，測量坍落度和擴展度，觀測拌合物坍落及擴散形態、泌水泌漿情況，評定混凝土拌合物的工作性能。
2.試驗結果與分析
本試驗中，固定機制砂石粉含量、級配分布等，把機制砂篩分成不同泥粉含量，配制C40大流態機制砂混凝土，對含泥量不同的高性能機制砂混凝土進行和易性、抗壓強度試驗，得出的結果見表2、圖1和圖2。
從表2和圖1可以看出，泥粉含量對大流態機制砂混凝土工作性能的影響：機制砂中含泥量為1.5%的混凝土與機制砂中含泥量為3%的混凝土坍落度和擴展度數值很接近，分別在235mm和560mm左右，說明當大流態機制砂混凝土中泥粉含量較低時，含泥量的多少對混凝土的流動性、粘聚性、保水性影響并不大。機制砂混凝土中含泥量增加到4.5%時，其坍落度和擴展度越來越小，且擴展度減小得更為明顯，此時混凝土拌合物仍然表現出較好的工作性能。混凝土中泥粉含量超過6%時，混凝土拌合物變得較黏，泵送性能變差。這是因為少量泥粉可以起到增大包裹集料的作用，從而使混凝土具有一定的保水能力，減少泌水泌漿現象，改善混凝土的工作性能，但如果機制砂混凝土中的泥粉含量過大，泥粉大量吸取了水泥漿流動所需的水分，就會造成混凝土流動性能大大減弱。
從表2和圖2可以看出，泥粉含量對大流態機制砂混凝土抗壓強度的影響：含泥量較低的機制砂混凝土7d和28d抗壓強度分別為45.5MPa和55.2MPa，隨著泥粉含量的增加，機制砂混凝土7d和28d抗壓強度呈降低趨勢，但7d抗壓強度變化不明顯，28d抗壓強度有一定量的減小，故泥粉對混凝土強度有不利影響。這是因為含泥量增大，達到一定坍落度時所需的用水量增加，水灰比增大，而且泥粉本身也會降低漿體與集料之間的粘結作用，導致抗壓強度下降。
3.結論
(1)一定量的泥粉可以改善大流態機制砂混凝土的工作性能，緩解機制砂混凝土的泌水泌漿現象，但含泥量不能過大，否則會造成混凝土和易性變差。本試驗中，當泥粉含量在1.5%時，混凝土拌合物具有的和易性最佳，泥粉含量超過6%時，拌合物變得很黏，流動性明顯減弱。
(2)隨著泥粉含量的增加，機制砂混凝土的強度有所降低，所以機制砂混凝土中含泥量不宜過高。本試驗中，當泥粉含量在1.5%時，7d和28d混凝土拌合物的抗壓強度均最高。
參考文獻：
[1]寧成晉.高強高性能機制砂混凝土關鍵技術研究[D].廣州大學，2016.
[2]趙巖.季凍區機制砂混凝土材料性能試驗研究[D].吉林建筑大學，2018.
趙社民.機制砂品質對混凝土性能的影響[D].太原理工大學，2016.
閆光明，殷素紅，郭文昊，劉鵬，呂輝.砂巖機制砂顆粒特性及其配制的混凝土性能[J].材料研究與應用，2019(4)：299-306.
[5]雷瑜，黃昌華，楊海成，盛余飛.砂巖石粉含量對中等強度等級機制砂混凝土性能的影響研究[J].建筑結構，2017(6)：950-953.
[6]范德科，馬強，周宗輝，單立福，孔凡勝，王忠浩.石粉對機制砂混凝土性能的影響[J].硅酸鹽通報，2016(3)：912-917.
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