2. 1硬化前混凝土的性能
機制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性(工作性)、可塑性、可加工性(可修飾性或可抹平性)等方面,這些性能并不是孤立的,而是有一定的相互關聯,是從不同的角度描述新拌混凝土的特性。其中,混凝土的和易性是非常重要的一個指標,它不僅表示混凝土澆灌成型的難易程度,也表示混凝土抵抗材料分層離析的能力。混凝土和易性的具體指標為坍落度。
在水灰比相同的條件下,機制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土,這主要是機制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞,其有一部分顆粒為礦物顆粒集合體,這樣就增大了砂子的比表面積,吸附了更多的水,導致混凝土的需水量增加,坍落度減小。相同條件下,配置相同坍落度的混凝土,機制砂比天然河砂需水量增加5 10 kg /m3. 機制砂混凝土的和易性與細骨料(砂)的級配和細度模數有關,同時,也牽涉到用水量、水泥用量、砂率等參數,還需要針對工程實踐進行深入研究。一般認為,細度模數以控制在3. 0 3. 4之間為佳。若細度模數太大,則粗顆粒太多,級配不合理,使混凝土的和易性變差,雖然摻入粉煤灰可以彌補上述缺陷,但成本也會相應提高,經濟上不合理;若細度模數太小,則小于0. 075 mm的細粉過多,需水量增大,混凝土強度降低,水泥用量增加。石粉含量也是影響坍落度的重要指標,石粉含量太低(小于5% )時,混凝土的和易性、沁水性較差,當石粉含量控制在6% 9%時,對混凝土的強度的影響不是很大,和易性也很好。按機制砂的特點進行混凝土配比設計,通過合理利用機制砂中的石粉,調整機制砂的砂率,可以配制出和易性很好、適合泵送的機制砂混凝土。
2. 2機制砂混凝土的力學性能
混凝土的力學性能指標包括抗壓強度、抗拉強度、抗折強度、抗彎強度、彈性模量、粘結強度、疲勞強度、收縮徐變特性等。針對這些指標進行深入研究的還比較少。但是,對于抗壓強度、彈性模量這2個主要指標,國內外卻積累了較豐富的實驗資料。一般機制砂篩余0. 300 mm以下所占比例較小,僅有10%左右。相關混凝土泵送施工技術規(guī)程中指明,泵送混凝土細骨料通過0. 300 mm篩孔的篩余不應小于15%.天然細砂的粒徑主要集中在0. 3 mm以下,細度模數一般在1. 5左右。天然細砂細度模數低,若單獨配制混凝土,會由于收縮大引起混凝土開裂,但是可以利用天然細砂粒徑主要集中在0. 3 mm以下的特點,與機制砂復合組成人工混合砂,從而使配置的混凝土獲得良好的施工性能。
通常用40%的天然細砂與60%的機制砂混合作為細骨料使用,可以取得良好的效果。文獻< 9 >對特細砂、混合砂、機制砂混凝土進行了實驗對比,其復合砂中特細砂和機制砂的比例為4 B6,機制砂母巖為石灰?guī)r。3為文獻< 10>的實驗結果。由于機制砂一般采用硬質巖石破碎,機制砂比天然砂的抗壓強度更高。所以機制砂混凝土與天然砂混凝土相比,各項力學性能指標不低,甚至更高。當然,混凝土的強度、彈性模量等力學性能指標除了和砂的強度有關外,還與其他因素有關,如機制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。機制砂混凝土的實驗表明,石粉含量對混凝土的強度的影響很大,石粉含量越高,混凝土的強度隨之降低。機制砂砂率在小于40%時,拌合物過于粘稠,砂率增大后,工作性能得到改善,砂率在42% 46%時,強度趨于穩(wěn)定。砂率超過50% ,不但強度有所下降,而且靜力彈性模量顯著降低。
2. 3機制砂混凝土的耐久性能
混凝土的耐久性能是指混凝土在長期使用過程中,具有抵抗凍融循環(huán)等氣候條件、酸堿等物理化學侵蝕作用、受光熱作用、流水沖蝕作用的能力?;炷猎矫軐?,抗?jié)B抗凍性越好。由于混凝土的抗?jié)B性主要與其孔隙有關。研究者認為機制砂中的石粉只是一種有效的填料,雖然不具有活性,但提高了混凝土的密實性,增強了水泥石與骨料界面粘結;而有人則認為石粉能加速C3S的水化,并與C3A、C4AF反應生成結晶水化物,并能改善水泥石的孔隙結構,因此抗?jié)B性能得到提高。對于機制砂混凝土的抗凍融耐久性還缺乏系統(tǒng)的研究。綜合已有的研究結果,可以發(fā)現機制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能,具有一定的微集料填充效果,從而改善了混凝土的孔隙結構,增加了混凝土的密實度。試驗結果表明,混合砂與天然中砂配制的混凝土一樣,具有優(yōu)越的抗?jié)B性能。同時試驗還表明,機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土在抗凍性、抗?jié)B性、抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕及抗碳化性能方面都優(yōu)于中砂混凝土,機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土抗?jié)B性劣于中砂混凝土。