機(jī)制砂特性對(duì)混凝土性能的影響及機(jī)理研究.pdf

1、隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，天然砂資源越來越匱乏，使用機(jī)制砂已成為必然趨勢。但機(jī)制砂在粒形、級(jí)配、表面質(zhì)構(gòu)以及0.075mm以下顆粒含量等方面與天然砂存在顯著差異。因此，開展機(jī)制砂的上述特性對(duì)混凝土性能的影響及作用機(jī)理研究具有重要的實(shí)用價(jià)值和理論意義。 首先研究了石英巖、片麻巖、花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r、大理巖等六種具有代表性巖性的石粉對(duì)化學(xué)外加劑作用效果的影響及對(duì)混凝土性能的影響。結(jié)果顯示，石粉巖性的變化對(duì)化學(xué)外

2、加劑特別是聚羧酸系減水劑的選擇適應(yīng)性表現(xiàn)顯著，而石粉巖性對(duì)礦物摻和料的作用效果沒有顯著影響；石粉巖性變化對(duì)混凝土工作性、強(qiáng)度與體積穩(wěn)定性略有影響，但影響差異并不顯著，而石粉巖性變化對(duì)混凝土耐久性基本沒有影響。 其后，以石灰?guī)r石粉為研究對(duì)象，研究了機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土性能的影響。結(jié)果顯示，適量的石粉可以起到完善機(jī)制砂的級(jí)配、增加漿體數(shù)量和填充顆?？障兜淖饔?，改善機(jī)制砂混凝土的工作性，提高機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度，但對(duì)于不同強(qiáng)度等級(jí)混

3、凝土而言，機(jī)制砂中石粉的最佳含量不同。同時(shí)，適量的石粉有利于機(jī)制砂混凝土抗氯離子滲透、抗凍融、抗硫酸鹽侵蝕和抗磨等耐久性能的提高，但機(jī)制砂中石粉含量超過7％~10％不利于混凝土塑性收縮與干燥收縮的控制。綜合研究成果提出，可將國標(biāo)《建筑用砂》中機(jī)制砂中石粉含量限值適當(dāng)放寬到5％，7％，10％，甚至更高。 接著，研究了機(jī)制砂的粒形、級(jí)配、壓碎值等機(jī)制砂特性指數(shù)對(duì)混凝土性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，受機(jī)制砂級(jí)配與石粉含量的影響，常規(guī)測試機(jī)制砂

4、粗糙度的試驗(yàn)方法不能準(zhǔn)確反映出機(jī)制砂的顆粒形貌特征。研究還發(fā)現(xiàn)，機(jī)制砂的多棱角的特性，一方面增加了混凝土的屈服應(yīng)力而降低了混凝土的工作性，另一方面則有利于提高混凝土的強(qiáng)度與體積穩(wěn)定性，但機(jī)制砂的壓碎值與混凝土強(qiáng)度之間沒有明顯的相關(guān)性。通過砂漿流變性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高機(jī)制砂中0.15～0.3mm與0.3～0.6mm的顆粒更有利于提高機(jī)制砂混凝土的工作性。 還采用外加泥粉的方式研究了機(jī)制砂MB值變化對(duì)混凝土性能的影響。研究結(jié)果證實(shí)了

5、機(jī)制砂MB值與機(jī)制砂巖性和石粉含量無關(guān)，而與泥粉含量成正比，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)機(jī)制砂MB值也受泥粉液限指數(shù)的影響。機(jī)制砂MB值的提高，增加了混凝土的塑性粘度，增大了對(duì)化學(xué)外加劑特別是對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附，對(duì)混凝土的工作性與體積穩(wěn)定性劣化最為顯著，但對(duì)于機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能與耐久性的影響規(guī)律則與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)，對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土而言，適當(dāng)?shù)腗B值有利于機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度與耐久性的提高，但對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土而言，MB值的提高則會(huì)導(dǎo)致機(jī)制砂

6、混凝土強(qiáng)度與耐久性的劣化。 最后，論文還采用XRD、SEM、MIP以及微區(qū)硬度、水化微量熱等微觀測試方法，研究了石粉對(duì)水泥水化的促進(jìn)作用以及對(duì)混凝土孔隙填充作用的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，石粉具有晶核效應(yīng)，且石粉中的CaCO3微粒參與了C3A的水化反應(yīng)，從而促進(jìn)了水泥初期水化放熱，石粉中碳酸鹽礦物顆粒含量越高，對(duì)水化促進(jìn)越顯著。機(jī)制砂中適量的石粉使混凝土過渡區(qū)密實(shí)化，改善硬化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)混凝土的性能，但當(dāng)石粉含量過高時(shí)，水泥石