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機制砂片狀顆粒含量對水泥膠砂與混凝土性能的影響

　　機制砂顆粒形狀是否良好是評價機制砂品質(zhì)的重要方面。通過研究不同片狀顆粒含量機制砂對水泥膠砂和混凝土流動性、強度、耐久性的影響,提出片狀機制砂的定義及檢測方法,同時提出片狀含量合理控制范圍,為今后機制砂相關(guān)標準片狀顆粒技術(shù)指標制定提供參考。研究表明,隨著片狀機制砂含量的增加,水泥膠砂和混凝土的各項性能隨之下降。對于水泥膠砂用機制砂,片狀顆粒含量不宜超過10%;對混凝土用機制砂,片狀顆粒含量不宜超過20%。片狀顆粒對高強度等級混凝土的影響要高于低強度等級混凝土。

　　引言

　　細骨料是混凝土的主要組分，約占混凝土體積總量的 30％-40％，其性質(zhì)的好壞將直接影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能[1]。為了配制工作性符合要求的混凝土，表面粗糙、多角或者細長的顆粒與表面光滑、粒形渾圓的顆粒相比，需要更多的漿體，從而影響性能和成本。廉慧珍[2]指出砂石質(zhì)量是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。天然河砂顆粒形狀相對較好，一般不存在粒形問題[3]。而機制砂則普遍存在不規(guī)則顆粒形狀—片狀顆粒的問題。季韜[3]認為由于針片狀顆粒較多且表面凹凸不平，機制砂具有較大的比表面積，隨著機制砂比表面積的增大，混凝土拌合物的坍落度減小。對于骨料粒形，F(xiàn)letcher [4]等介紹了一種基于計算機控制的骨料成像體系（AIMS）來描述骨料形狀。H．He[5]研究了細骨料表征的不同試驗方法，認為不同種類砂的顆粒形狀尺寸等指標用圖像分析法、篩析法、激光衍射法等不同方法研究得到的特性表征是不一樣的。王稷良[6]也認為常規(guī)測試機制砂粗糙度的試驗方法不能準確反映出機制砂的顆粒形貌特征。目前關(guān)于機制砂，相關(guān)標準沒有細骨料片狀顆粒的定義和指標要求，更沒有建立片狀顆粒含量的檢測方法，細骨料的顆粒形狀對預(yù)拌混凝土工作性、強度以及耐久性的影響還缺少系統(tǒng)研究。本文提出了片狀顆粒的定義和檢測方法，通過試驗研究了機制砂不同片狀顆粒含量對水泥膠砂和混凝土的影響。

　　1.原材料及試驗方法

　　本試驗采用金隅P.O 42.5水泥，需水量比和燒失量分別為98%和 3.2%的 Ⅱ級粉煤灰，比表面積和活性分別為453 m2/kg和89%的S95級礦粉。

　　采用細度模數(shù)為3.1的石灰?guī)r機制砂和花崗巖機制砂，5-25mm連續(xù)級配石灰?guī)r碎石，采用減水率33%的聚羧酸減水劑。

　　我們提出的片狀顆粒定義為：1.18mm以上的機制砂顆粒中最小一維尺寸小于該顆粒所對應(yīng)粒徑范圍平均粒徑0.45倍的顆粒。機制砂規(guī)則顆粒和片狀顆粒如圖1所示；機制砂片狀顆粒含量根據(jù)我們依據(jù)定義開發(fā)的條形孔篩（如圖2所示）試驗所得。篩子共3種型號，條形篩孔寬分別為為0.8mm、1.6mm和3.2mm，分別檢測1.18-2.36mm 、2.36-4.75mm、4.75-9. 50mm三個粒徑范圍的片狀砂。

　　檢測步驟：取500g烘干或風(fēng)干砂，篩除1.18mm以下砂樣，將剩下的砂進行篩分，然后將1.18-2.36mm 、2.36-4.75mm、4.75-9. 50mm三個粒徑區(qū)的砂分別放到條形孔寬為0.8mm、1.6mm和3.2mm的篩子中進行篩分，稱取各篩篩下顆粒質(zhì)量，并相加得到篩下顆?？傎|(zhì)量G。G除以砂樣總質(zhì)量500g所得百分比即為機制砂中片狀顆粒含量。

　　選擇含片狀顆粒10%、20%、30%的機制砂做膠砂試驗。試驗各原材料用來如表1所示，混凝土配合比如表2所示。

　　

　　3.結(jié)論

　?。?）提出機制砂片狀顆粒的定義，制定了條形孔篩片狀顆粒檢測方法。

　　（2）隨著機制砂片狀砂含量的增加，水泥膠砂流動度和強度隨之下降。當片狀顆粒含量為20%時，水泥膠砂流動度和強度下降10%以上。

　?。?）隨著機制砂片狀砂含量的增加，混凝土強度和抗?jié)B性隨之下降。當片狀顆粒含量為30%時，混凝土強度下降10%以上，氯離子擴散系數(shù)增加20%以上。

　　（4）對于水泥膠砂用機制砂，片狀顆粒含量不宜超過10%。對混凝土用機制砂，片狀顆粒含量不宜超過20%。

　　（5）機制砂片狀顆粒含量對高強度混凝土影響要高于低強度混凝土。