石粉含量对机制砂混凝土流动性的影响

吕脱颖 高峰

【摘要】通过研究石粉含量对混凝土流动性、泌水率的影响，结果表明：石粉含量的最佳范围为5%时，C40混凝土流动性较好，粉含量从0到10%泌水率下降的很明显，石粉含量从10%到15%，泌水率降低的较少。粉煤灰的分散作用能提高机制砂混凝土拌合物的抗离析和抗泌水性能，对其流动性影响不大。

【关键词】机制砂;石粉;自密实混凝土;扩展度

【中图分类号】TU525

【文献标识码】A

在机制砂生产过程中，不可避免地要产生一定数量粒径小于75μm的石粉，这也是机制砂与天然砂最明显的区别之一。GB/T14684-2011《建筑用砂》对机制砂中的石粉含量规定强度等级低于C30、C30～C60、高于C60的混凝土用机制砂石粉含量分别为7%、5%、3%。实际上，机制砂生产中通常要产生10%～15%的石粉含量，甚至有的机制砂石粉含量高达20%以上。为了满足规定的石粉含量要求，机制砂中过量的石粉必须通过水洗或风选筛除，这不仅增加了机制砂的生产工序，降低机制砂的产量，提高了机制砂的生产成本，而且在水洗或风选过程中，造成机制砂中细颗粒含量严重不足，破坏了机制砂原有的级配，对混凝土拌和物工作性影响较大，混凝土拌和物的工作性是保证混凝土浇筑质量的关键，因此本文研究机制砂石粉含量对混凝土拌合物工作性能的影响规律。

1、原材料与方法

水泥采用河北鼎鑫水泥有限公司生产的强度等级为42.5MPa的鼎鑫牌普通硅酸盐水泥;机制砂为石灰岩机制砂，细度模数为3.5，石粉含量5.6%，表观密度为2900kg/m3;河砂细度模数为3.0，表观密度为2520kg/m3，空隙率为41%;粗骨料采用5～25连续级配碎石，压碎值为7.3，针片状颗粒含量为4.0%，表观密度为2730kg/m3;聚羧酸高性能减水剂为深圳迈地砼外加剂有限公司生产;粉煤灰取自北京石景山热电厂。

混凝土配比为水泥：砂：石：水：外加剂=430：589：1196：185：2.1，混凝土设计强度为C40，洗去机制砂中石粉，按0%、3%、5%、7%、10%、10%、15%比例添加石粉，测定石粉对混凝土流动性和泌水率的影响。

2、试验结果与分析

2.1 石粉含量对混凝土流动性的影响

图1为石粉含量对流动性变化曲线，由图1可以看出，石粉含量在0到5%的范围内，坍落度随石粉含量的增加而增加，当石粉含量超过5%时，坍落度随石粉含量的增加而减小。不过总体上来看，混凝土的坍落度变化不大，当石粉含量为5%时，坍落度最佳。从当时拌合的混凝土来看，随石粉含量的增加，混凝土的粘聚性变好。

在机制砂混凝土体系中，适量的石粉并未降低混凝土的坍落度，其原因主要是石粉的细度接近于水泥的细度，石粉存在弥补了机制砂混凝土浆体材料不足的缺陷，弥补了机制砂表面粗糙的缺点，有利于减少机制砂与碎石之间的摩擦，改善混凝土拌和物的和易性;石粉含量的增加，必然会使包裹其用水量增加，石粉增加混凝土拌和物的流变性。但由于石粉的表面积远大于机制砂的表面积，它的引入会增加浆体的粘滞性，从而使混凝土拌和物的粘聚性增加，因此石粉含量的增加能够减少机制砂混凝土的离析泌水现象[1]。

2.2 石粉含量对混凝土泌水率的影响

新拌混凝土的泌水使得混凝土表面含水量增大，硬化后表面混凝上的强度明显低于下面混凝土的强度，甚至在表面产生大量容易剥落的“粉尘”，影响硬化水泥石与集料或钢筋的粘结。由于机制砂颗粒具有棱角，流动阻力大，要达到相同的流动性需要较多的浆体润滑，机制砂颗粒粗糙的表面特性也增加了对用水量和浆体的需求。水灰比的提高或浆体用量的增加最终都表现为混凝土用水量的增加，用水量大是混凝土泌水的根本原因，另外，为提高混凝土坍落度而过量掺用减水剂也会导致泌水[2]。

图2为石粉含量对流动性影响，由图2可以看出，用普通河砂时，混凝土的泌水率是5.62%，石粉含量为0时，混凝土的泌水率最大，可达到7.81%，石粉含量从0到10%泌水率下降的很明显，其下降趋势近乎为直线，石粉含量从10%到15%，泌水率降低的较少。由此可见，通常天然砂配制出混凝土工作性能较好，泌水率较小。但对于同条件下的机制砂，当石粉含量较低时，很难配制出工作性很好的混凝土，机制砂由于颗粒形貌和级配不良，导致其配制出来的混凝土工作性能较差，而泌水率较高，但当机制砂中含有一定数量石粉时，机制砂的工作性得到了很好的改善，其保水性明显提高，泌水率降低。

2.3 粉煤灰对混凝土泌水率的影响

混凝土中增加水泥用量，掺入硅灰、矿渣和粉煤灰等火山灰质掺合料也能减少泌水，采用较大比表面积的水泥也可以降低泌水量和泌水率。粉煤灰的化学性质稳定，其球状形态效应能够起到分散和润滑作用，减少水泥颗粒间水泥颗粒与骨料间的摩擦，改善混凝土的流动性;它的微细颗粒的填充优化了混凝土的颗粒级配;粉煤灰的分散作用使水分均匀分散，提高了整个浆体的均匀性，从而提高拌合物的抗离析和抗泌水性能[3]。机制砂中石粉含量为5%时，研究粉煤灰的不同掺量对混凝土流动性和泌水性的影响，粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%，坍落度變化不大，在180mm左右;不掺粉煤灰时，振动时泌水，掺10%、20%、30%时，不泌水。

结论：

对于C40混凝土机制砂中石粉含量的最佳范围为5%左右，0到5%的范围内，坍落度随石粉含量的增加而增加，当石粉含量超过5%时，坍落度随石粉含量的增加而减小;机制砂中含有一定数量石粉时，机制砂的工作性得到了很好的改善，其保水性明显提高，泌水率降低，掺合料也能减少泌水。

参考文献：

[1]高瑞军，吴浩，王玲，姚燕.外掺机制砂石粉对水泥基材料流变性能的影响及机理[J].硅酸盐通报，2019，38（04）：1080-1085.

[2]彭仁琛.浅析机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响[J].福建建材，2020（01）：22-24.

作者简介：

吕脱颖（1981-），女，陕西西安，工程师，主要从事建筑材料、工程检测等领域工作。