机制砂石粉含量对混凝土性能的影响（四）

　　天然砂资源的日趋匮乏，我国混凝土用机制砂逐步替代河砂是大势所趋。机制砂是由岩石经机械破碎、筛分制成，其区别于天然砂最显著特点是其破碎生产中会产生15%～20%的粒径小于75μm的石粉。正因如此，国内外学者针对石粉含量对新拌机制砂混凝土工作性、外加剂效能和硬化混凝土力学性能、体积稳定性和耐久性影响进行了大量研究，但不同研究者所得出的机制砂最佳石粉含量或提出的石粉含量限值并不一致，甚至存在争议。鉴于机制砂中的石粉，尤其是石粉中有黏土存在时，会对机制砂混凝土的某一性能或综合性能产生显著影响，机制砂相关标准均对石粉含量进行了限定。对于机制砂石粉含量限值，不同国家的标准规定存在较大差异，如印、英、澳和欧盟等国家及地区容许机制砂中石粉含量有更高的限值，而中、日、美等国的标准规定限值较低。 免 费 咨 询 免 费 咨 询

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　　我国不同行业或地方标准的规定也不尽相同。许多研究表明，机制砂中不含黏土的石粉是无害甚至是有益的，使用高石粉含量（10%～15%）机制砂也可以配制优质混凝土。因此，目前尚无一个广泛认可或可接受的最佳石粉含量，造成石粉含量限值存在争议或分歧的根本原因是不同的研究者采用的机制砂或石粉品质不一样，包括机制砂母岩岩性、级配或粒形，石粉中的有害性黏土含量或石粉吸附性、石粉的活性或细度等。因此，针对不同地区、不同工程用的机制砂，其最佳石粉含量需要结合该地区母岩所加工的机制砂特性和工程用混凝土通过具体试验研究确定。

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浙江景宁至文成高速公路第JWTJ-02标段位于浙江省景宁县内山岭重丘区，周边碎石和天然河砂资源匮乏，但工程建设中隧道开挖又产生大量花岗岩洞渣。按照“因地制宜、就地取材”的原则，该标段C20～C50所有混凝土均采用隧道洞渣加工的机制砂和碎石集料配制。鉴于目前工程建设中常用的机制砂多为石灰岩，对花岗岩机制砂的研究与应用较少。

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本文以隧道洞渣自制的花岗岩机制砂石为集料配制C20～C50混凝土，着重研究花岗岩机制砂石粉含量对不同强度等级混凝土的工作性能、强度和抗氯离子渗透性能的影响，以获得该花岗岩机制砂混凝土适宜的石粉含量。

2.2石粉含量对混凝土抗压强度的影响

　　石粉含量对C20～C50机制砂混凝土的7d抗压强度和28d抗压强度的影响结果见图2。

由图2可见，随着石粉含量的增加，C20、C25、C30混凝土的7d和28d抗压强度均呈现增大的趋势，7d时其石粉含量为14%较石粉含量为5%的抗压强度分别提高了14.3%，12.5%，10.1%，28d时其石粉含量为14%较石粉含量为5%的抗压强度分别提高了10.6%，11.6%，12.4%；C40、C50混凝土的7d和28d抗压强度则随着石粉含量的增加而呈现先增大后减小的趋势，且在石粉含量为10%时达到最大值，7d时C40、C50混凝土抗压强度的最大值分别为45.9，55.2mPa，较石粉含量为5%时分别提高了16.8%，11.3%，28d时C40、C50混凝土抗压强度的最大值分别为53.8，66.2mPa，较石粉含量为5%时分别提高了10.2%，8.9%。在机制砂混凝土中，石粉对混凝土强度的影响主要有：①合理的掺量可以加速水泥水化的作用，有利于混凝土早期强度的改进；②石粉通过微集料填充效应来填补混凝土中的有害空隙，使混凝土更加密实，强度增加，因此，C20～C50混凝土在石粉含量为5%～10%时，随着石粉含量的增加其抗压强度增大。但当混凝土强度等级较高时，混凝土体系中胶凝材料较多，为提高其强度，已将体系中胶凝材料进行了充分设计，使混凝土具有良好的密实堆积结构，此时过量石粉的引入会破坏这种密实堆积结构，使混凝土强度降低，所以C40、C50混凝土在石粉含量为10%～14%时，随着石粉含量的增加其抗压强度降低。

2.3石粉含量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

　　石粉含量对C20～C50机制砂混凝土56d电通量影响的试验结果见图3。

　　电通量用于评价混凝土抵抗水、腐蚀离子等介质向内渗透的能力，一定程度上反映了混凝土密实性的高低。图3结果表明，混凝土强度等级越高，电通量越低，混凝土密实性越高，抗渗透能力越强。随着机制砂石粉含量的增加，C20、C25、C30混凝土的电通量逐步减小，分别从石粉含量为5%时的3096，2516，1980减少到石粉含量为14%时的2686，2186，1702；而C40、C50混凝土的电通量呈先减小后增大趋势，当石粉含量为10%时，混凝土电通量最小，分别为1186，780C。可见，对于胶凝材料用量较低的C20～C30混凝土，机制砂中石粉含量的增大，增强了混凝土的抗渗透性，而对于胶凝材料用量较高的C40～C50混凝土，石粉含量宜过高，本试验最佳值为10%。

究其原因，主要是石粉通过微集料填充效应来填补混凝土中的有害空隙，使混凝土更加密实，从而阻塞氯离子扩散通道，其电通量降低，抗氯离子渗透能力增强；但对于C40、C50混凝土而言，混凝土中胶凝材料用量较高，水胶比较低，混凝土本身具有良好的密实堆积结构，此时过量石粉的加入，则在一定程度上破坏了这种堆积效果，降低混凝土的密实性，导致混凝土的电通量提高，抗氯离子渗透能力减弱。

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