機(jī)制砂性能對混凝土的影響

機(jī)制砂是由機(jī)械破碎、篩分而成的，粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖石顆粒。有些碎石生產(chǎn)廠家，將生產(chǎn)石子的下腳料進(jìn)行簡單的篩分，就按照機(jī)制砂出售。這種所謂的機(jī)制砂級配很不合理，一般“兩頭大，中間小”，細(xì)度模數(shù)一般為3.0~3.5，屬于中粗砂，粗顆粒太多，大于2.36mm顆粒超標(biāo)嚴(yán)重，一般超標(biāo)15%以上；<0.15的顆粒超標(biāo)10%左右；中間顆粒（0.30mm~1.18mm）偏少20%左右，機(jī)制砂的級配勉強(qiáng)復(fù)合I區(qū)或II區(qū)砂的技術(shù)要求。配制的混凝土保水性差，易離析泌水。在使用制石廠的下腳料生產(chǎn)的機(jī)制砂配制混凝土?xí)r，應(yīng)采用與河砂復(fù)配的辦法調(diào)整細(xì)骨料的級配，或者適當(dāng)提高砂率并適當(dāng)降低礦物摻合料用量。（一）機(jī)制砂對混凝土性能的影響（1）機(jī)制砂對混凝土工作性能的影響相比于天然砂，機(jī)制砂表面棱角多、表面粗糙，且有一定的石粉含量，通常機(jī)制砂混凝土的坍落度較小，可通過石粉含量的增加一定程度上改善混凝土的泌水性能和粘聚性能。石粉的這些功能在一些低等級混凝土的配制過程中尤為明顯，但在高強(qiáng)高性能混凝土中，因?yàn)槟z凝材料本身的用量較大，過大的石粉含量或者機(jī)制砂的級配差都會導(dǎo)致混凝土的工作性能變差。（2）機(jī)制砂對混凝土力學(xué)性能的影響機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度要高于河砂混凝土的強(qiáng)度。機(jī)制砂中的石粉在水泥水化中可起到晶核作用，其誘導(dǎo)水泥的水化產(chǎn)物析晶，加速水泥水化并參加水泥的水化反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣，并且阻止了鈣礬石向單硫型水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化。機(jī)制砂中石粉的存在可以較明顯改善混凝土的孔隙特征，進(jìn)而改善水泥漿——骨料界面結(jié)構(gòu)，并且混凝土晶相有不同程度的改變。（3）機(jī)制砂對混凝土耐久性能的影響由于機(jī)制砂本身的物理性質(zhì)，表面粗糙，能夠與漿體很好的粘結(jié)，增強(qiáng)了水泥石的密實(shí)性；機(jī)制砂中含有的較多的石粉可提高了混凝土整體的密實(shí)性，可增加水泥石與骨料界面的粘結(jié)；機(jī)制砂中的石粉能加快C3S的水化，并可與C3A、C4AF反應(yīng)生成結(jié)晶水化物，提高了水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B性能。（二）機(jī)制砂應(yīng)用存在的問題（1）配合比設(shè)計(jì)現(xiàn)在配制機(jī)制砂混凝土?xí)r，只是簡單地參照普通混凝土的配制方法，缺乏機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)理念，對配制機(jī)制砂混凝土中的一些敏感因素（如外加劑種類及摻量、礦物摻合料以及砂率、石粉含量等）及相互之間的關(guān)聯(lián)缺乏實(shí)質(zhì)性的研究。（2）工作性能機(jī)制砂與天然砂相比，機(jī)制砂有級配差、細(xì)度模數(shù)較大，表面粗糙、顆粒尖銳有棱角等特點(diǎn)，在加上機(jī)制砂的吸水性大于天然河砂，一般而言天然河砂飽和面干時(shí)含水量1%左右，而機(jī)制砂飽和面干時(shí)含水量接近2%，這都造成混凝土用水量偏高，坍落度損失大。骨料和水泥之間的粘結(jié)增加，使混凝土拌合物的阻力增大，機(jī)制砂混凝土工作性能差，流動性不良。在配制機(jī)制砂混凝土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)提高砂率，增加用水量，以改善混凝土的工作性。（三）機(jī)制砂中石粉對混凝土性能的影響在機(jī)制砂生產(chǎn)過程中不可避免地產(chǎn)生粒徑小于75μm顆粒，這些粉顆粒既可能是石粉也可能是泥粉。石粉和泥粉是兩種截然不同的物質(zhì)，一方面石粉和泥粉粒徑都比較小，在混凝土漿體中可以起到填充作用；另一份面二者的結(jié)構(gòu)完全不同，石粉結(jié)構(gòu)密實(shí)，對水僅存在表面物理吸附，而泥粉是類似于海綿的層狀松散結(jié)構(gòu)，吸水率較高，吸附水后通常會發(fā)生膨脹，進(jìn)而影響混凝土強(qiáng)度和耐久性；再次泥粉的主要成分時(shí)蒙脫石、伊利土和高嶺土等對外加劑有強(qiáng)烈的吸附作用，石粉通常是機(jī)制砂生產(chǎn)過程中形成的細(xì)小顆粒，與母巖化學(xué)性質(zhì)一致，對外加劑吸附較低。泥粉與石粉雖然在粒徑是比較相近，但二者存在本質(zhì)的區(qū)別，對混凝土產(chǎn)生的影響也大相徑庭，隨著機(jī)制砂中泥粉含量的增加，泥粉吸附水和外加劑的能力相應(yīng)增加，混凝土用水量提高且坍落度損失加快。當(dāng)泥粉含量較大時(shí)，也會對混凝土的強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性等耐久性能產(chǎn)生不利的影響。（1）機(jī)制砂中石粉對混凝土工作性的影響在一定程度上可以將粒徑小于75μm的石粉看作是一種惰性礦物摻合料，機(jī)制砂中的石粉可以調(diào)整膠凝材料的級配，尤其是在水泥細(xì)度較細(xì)的情況下造成膠凝材料中缺少45μm~75μm的顆粒，機(jī)制砂石粉可以有效補(bǔ)充這一部分顆粒，改善膠凝材料體積的空隙率。在商品混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級的變化選擇合適石粉含量的機(jī)制砂，石粉含量太少起不到增加漿體體積改善工作性，降低混凝土泌水、離析的目的。石粉含量也不宜過高，過高造成需水量增加，混凝土工作性下降。因此要把握一個(gè)度的問題，不能太高也不能太低，控制一個(gè)合適的范圍：對于強(qiáng)度等級低于C30的混凝土，膠凝材料較少，機(jī)制砂中含有10%~15%的石粉可以補(bǔ)充膠凝材料，增加漿體量，改善混凝土的和易性；但對于強(qiáng)度等級高于C60的混凝土而言，混凝土本身的膠凝材料較多，混凝土黏度較大，應(yīng)適當(dāng)控制石粉含量降低混凝土黏度，石粉含量宜控制在7%~10%；強(qiáng)度等級大于C80的超高強(qiáng)混凝土的石粉含量應(yīng)低于3%~5%。（2）機(jī)制砂中石粉對混凝土力學(xué)性能的影響機(jī)制砂的石粉含量對混凝土抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響，對于某一強(qiáng)度等級混凝土來說，隨著機(jī)制砂石粉含量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度先增加后降低。這是由于機(jī)制砂的石粉含量在混凝土中主要起到兩個(gè)方面的作用：一方面，少量的機(jī)制砂可以有效填充水泥石與骨料之間的空隙，提高混凝土密實(shí)度，隨著機(jī)制砂含量的增加表現(xiàn)出混凝土強(qiáng)度隨著增加；另一方面，隨著機(jī)制砂石粉含量的增加，當(dāng)石粉含量超過，該強(qiáng)度等級最佳含量時(shí)，會對混凝土的顆粒級配產(chǎn)生不利的影響，再加上石粉的比表面積過大，造成混凝土的需水量變大，和易性變差。（3）機(jī)制砂中石粉含量對混凝土抗?jié)B性能的影響機(jī)制砂中的石粉可以有效改善混凝土材料的顆粒級配，降低混凝土材料的空隙率，阻止水泥水化過程中產(chǎn)生的毛細(xì)孔，石粉含量越大，阻斷透水通道的能力越強(qiáng)，越有利于改善混凝土的抗?jié)B性能；另一方面，石粉比表面積較大可以有效改善中低強(qiáng)度混凝土的黏聚性和保水性，提高抗離析能力，降低水泥石的微觀缺陷。（4）機(jī)制砂石粉含量對抗裂性的影響機(jī)制砂石粉含量的增