不同巖性機制砂石粉特性研究

李科誠， 趙 揚，夏京亮，周永祥

(1.中交四航局第一工程有限公司，廣州 510310；2.中國路橋工程有限責任公司，北京 100011；3.中國建筑科學研究院，北京 100013)

當前，我國正在積極推進“一帶一路”發展戰略，肯尼亞是“一帶一路”戰略東非布局的首站，蒙內鐵路已建成通車，作為延長線的內馬鐵路正在建設。內馬鐵路是繼蒙內鐵路之后繼續完全采用中國標準設計施工、中國技術集成、中國管理經驗、中國機電設備建造的又一條國際干線鐵路，項目建設將進一步夯實中國鐵路標準在東非乃至整個非洲推廣應用的基礎。

肯尼亞大部分地區常年干旱，河流較少且水流量不大，河砂匱乏，且存在含泥量和泥塊含量過大、輕物質含量和有機物含量過多等質量問題，同時肯尼亞非常注重環境保護，其多個郡都有限制或禁止開采河砂的法律，而且內馬鐵路工程沿線缺少可以開采利用的河砂，采用機制砂是必然的選擇。在機制砂應用過程中石粉是其關鍵問題，機制砂中通常含有石粉，其性質和在混凝土中的作用，不能等同于天然砂中的泥含量[1,2]，目前已經有關于石粉不同含量對于混凝土性能影響的研究[3-7]，但是石粉本身，尤其是石粉特性方面的研究成果還較少，該文采用4種巖性機制砂石粉，研究了石粉特性，以期推動機制砂在內馬鐵路中應用。

1 試驗材料

巖石粉，包括片麻巖石粉(PMY)、花崗巖石粉(HGY)、玄武巖石粉(XWY)和石灰石粉(SHS)，基本技術指標見表1。

表1 不同巖石粉的基本技術指標

2 結果與分析

2.1 粒度分析

采用珠海歐美克儀器有限公司生產的LS-C(IIA)干法激光粒度分析儀對石粉進行了粒度分析。片麻巖石粉的D50為34.28 μm，D90為75.77μm；玄武巖石粉的D50為9.31 μm，D90為1.48 μm；花崗巖石粉的D50為22.56 μm，D90為2.39 μm；石灰石粉D50為23.75 μm，D90為59.79 μm。可以看出，片麻巖石粉的粒度分布最范圍廣，玄武巖石粉D50最小。表2為天然巖石粉的粒徑分布情況，可以看出片麻巖石粉和石灰石粉在30～6 μm分布較多。

表2 天然巖石粉的粒徑分布 /%

2.2 化學成分

采用X射線熒光分析對4種天然巖石粉樣品進行了化學成分分析。巖石粉的化學成分見表3。由表3可以看出：石灰石粉主要由含鈣礦物組成，石灰石粉含有較高含量的MgO；片麻巖石粉主要成分為SiO2和Al2O3，含量在80%以上。花崗巖石粉的主要組成成分為SiO2和Al2O3。

表3 天然巖石粉化學成分分析 /%

2.3 微觀形貌

采用掃描電鏡(SEM)觀察天然巖石粉的微觀形貌，結果見圖1。放大2 000倍的情況下可看出相同放大倍率下，石灰石粉的顆粒較多，石灰石粉較細，片麻巖石粉較粗。放大到20 000倍時，顆粒表面的情況明顯，從圖中可以看出，片麻巖石粉顆粒表面有許多層狀、片狀結構，顆粒表面有許多孔隙腔體結構，表面粗糙，表面積較大；玄武巖石粉，顆粒表面較光滑；花崗巖石粉有許多層狀碎屑；石灰石粉表面較光滑，沒有較多凹壑，比表面積相對片麻巖石粉較小，需水量較片麻巖石粉小。

2.4 物相分析

采用日本理學的Smartlab-3kw型號的多晶衍射儀，對不同粉體進行衍射分析，結果見圖2。片麻巖石粉主要晶體礦物為石英、長石和綠泥石；玄武巖石粉的主要有長石和石英；花崗巖石粉含有鈉長石和石英；石灰石粉為白云石。

3 結 論

a.石灰石粉主要由含鈣礦物組成，石灰石粉含有較高含量的MgO；片麻巖石粉主要成分為SiO2和Al2O3，含量在80%以上。花崗巖石粉的主要組成成分為SiO2和Al2O3。

b.片麻巖石粉顆粒表面有許多層狀、片狀結構，顆粒表面有許多孔隙腔體結構，表面粗糙，表面積較大；玄武巖石粉，顆粒表面較光滑；花崗巖石粉有許多層狀碎屑；石灰石粉表面較光滑，沒有較多凹壑，比表面積相對片麻巖石粉較小，需水量較片麻巖石粉小。

c.片麻巖石粉主要晶體礦物為石英、長石和綠泥石；玄武巖石粉的主要由長石和石英；花崗巖石粉含有鈉長石和石英；石灰石粉為白云石。

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