高含粉石灰石機制砂在C60泵送混凝土中的試驗研究

劉金標（浙江東洲混凝土有限公司，浙江 杭州 311401）

隨著天然砂資源的枯絕，目前各地混凝土細骨料以機制砂為主，由于機制砂軋制出來后石粉含量較高和MB值波動較大，對混凝土的諸多性能產生影響。因此必須對軋制后的機制砂進行風選或水洗，以使機制砂的石粉含量和MB值符合標準要求。目前機制砂一般僅用于C60以下混凝土，特別是未經除粉的原狀機制砂只能部份用于低強度混凝土。在對機制砂的風選或水洗過程中，必然對環境造成一定的污染和水資源浪費，且導致部份有效成份的損失。因此如何在混凝土中使用未經除粉的原狀機制砂是一個迫切需要解決的課題。本人結合當地資源和生產需要對原狀機制砂在C60混凝土中的應用進行了試驗研究。

1 試驗用原材料

機制砂為某脫硫石灰石粉廠副產品，未經除粉處理，其級配見表1，物理性能見表2。可看出該機制砂不在任何級配區內，呈現兩頭多、中間少的狀況，特別是0.16mm以下顆粒達19%，0.08mm以下石粉含量超出JGJ52-2006標準8.2%。

水泥為浙江豪龍建材有限公司產42.5P·O，28天強度52.1MPa。礦粉為浙江波特蘭建材有限公司產S95級,比表面積425m2/kg，28天活性指數99%。粉煤灰為國華浙江寧海電廠產Ⅱ級，細度13.8%，需水量比96%，燒失量0.7%。外加劑為杭州國力建材有限公司產高濃脂肪族復合型和聚羧酸減水劑，減水率分別為22%、26%。碎石為5-25連續級配青石。試驗用機制砂和粉煤灰化學成份見表3。

表1 機制砂級配

2 試驗結果與分析

2.1 減水劑的選擇

由于原狀碎屑石粉含量高，混凝土用水量大，使用現有材料配制C60（預估水膠比0.31），膠凝材料加機制砂中石粉達到650公斤以上，因此必須降低混凝土的單方用水量和膠凝材料用量，本試驗采取摻加高效減水劑和減水型粉煤灰(礦物減水劑)兩種措施。每種措施經多次試驗后得到的試驗結果見表四。從表4可見單獨加聚羧酸大幅減少單方用水量，加脂肪族高濃型減水較少，必須同時加礦物減水劑才能達到膠凝材料最高用量要求。由于聚羧酸減水劑對機制砂的MB值、泥粉含量比較敏感，會導致混凝土坍落度及損失不穩定，因此本試驗選用脂肪族減水劑加優質Ⅱ級粉煤灰的方案。

表2 機制砂物理性能

表3 試驗用材料化學成份(%)

表4 減水劑和粉煤灰對C60混凝土用水量試驗

表5 不同石粉含量機制砂混凝土工作性

2.2 機制砂石粉含量對工作性和強度的影響

高強混凝土膠凝材料用量多，機制砂中石粉含量增加了混凝土的粉料總量，使混凝土細粉料總表面積增加，吸水性增大，從而導致混凝土流動性降低。初步試驗表明機制中石粉增加必須適量增加外加劑才能使混凝土流動性保持不變，經多次試配所得混凝土配合比見表5。

表5中不同石粉含量為試驗用機制砂將0.08mm以下石粉篩出后配制而成。從表5可見石粉含量高于標準5%以上時，必須適當增加外加劑用量，同時砂率需降低，這樣能保持流動性基本一致并滿足泵送性要求。隨著石粉含量增加，混凝土倒坍時間增加，表明混凝土粘性增加，但含粉達17%時流動性仍然良好

表6 不同石粉含量機制砂配制混凝土力學性能

不同石粉含量機制砂配制混凝土力學性能見表6。從表6可見石粉含量增加，混凝土7天強度增加，28天強度在含粉13%以內略有增加，60天強度基本不變。混凝土7天強度隨含粉量增加而提高，是由于機制砂中的石灰石粉有促進早期強度的作用[1]。

2.3 機制砂MB值對工作性和強度的影響

機制砂MB值代表機制砂中泥粉或吸附性物質含量，其數值越高，對外加劑和水的吸附性越強，導致混凝土流動性降低。據統計，該單位所產機制砂MB值基本在0.35-.85間，因此選用MB值0.35-1.00的機制砂進行試驗。表7為經多次試驗調整后的混凝土工作性數據，可看出隨著MB值增大，在用水量不變的情況下，需要較多地增加外加劑用量，才能保持流動性不變。因此必須嚴格控制機制砂的MB值在0.8以內，混凝土流動性才較易控制。

表7 不同MB值機制砂對混凝土工作性影響

表8 不同MB值機制砂對混凝土強度影響

機制砂MB值對混凝土強度的影響見表8，比較B6、B8、B10可見，隨著MB值增加，混凝土7天強度下降較多，28天強度略為下降，60天強度基本不變。B6、B8、B10三組28天、60天強度均高于B4組，這是由于石粉含量較高對強度的增加作用抵消了泥粉含量增加對強度的減弱作用[2]。

表9 0.08mm以下石粉試驗數據

表10 折算后石灰石粉外摻量及石粉含量

2.4 高含粉機制砂使用于混凝土的標準符合性

根據以上試驗分析，該機制砂在工作性、力學性能上完全可以配制C60混凝土，但不符合JGJ52標準石粉含量不超5%的要求。但是石粉中有一部份顆粒小于45um，按照《石灰石粉在混凝土中應用技術規程》JGJ/T318可以作為摻合料用于配制混凝土。為此對機制砂篩分所得0.08mm以下顆粒進行了試驗，結果見表9。可看出除45um篩余過大外，其余均符合石灰石粉標準，且有55.5%的顆粒在23um以下，比表面積基本達到水泥的細度，對混凝土力學性能有提高作用[1]。若按石灰石粉45um篩余不超過10%計，則石粉中有（100%-35.8%）×1.1=70.6%屬于石灰石粉。按這個比例對石粉含量9、13、17%組的混凝土石灰石粉含量和機制砂石粉含量進行折算，結果見表10。可看出混凝土中石灰石粉外摻量在10%左右，這個摻量對混凝土強度、特別是早期強度有一定提高作用[2]，對混凝土體積穩定性有利，對各種耐久性影響很小或有利[3]。折算后機制砂石粉含量符合JGJ52標準。

3 結 語

1）機制砂石粉含量增加，會降低混凝土流動性，含量15%以內可通過適當增加外加劑和減小砂率保持混凝土流動性不變，并對強度、特別是早期強度有一定的提高作用。

2）機制砂的MB值也即泥粉增加，混凝土的流動性下降較多，必須增加較多的外加劑才能保持流動性不降低；MB值在1.0以內，C60混凝土7天強度下降較多，28天、60天強度影響不大。

3）由于高石粉含量機制砂吸水量大，混凝土單方用水量增加多，宜選用高效減水劑和礦物減水劑復摻的方案配制C60泵送混凝土。

4）石灰石機制砂石粉含量15%以內可以用于C60及以下混凝土配制，其MB值宜小于0.8。對所用石灰石礦原料純度高、泥粉含量低的機制砂，可不經除粉處理直接用于C60及以下混凝土配制。

CSTM建筑材料領域委員會成立大會暨第一次工作會議在京召開

2018年3 月16 日，中國材料與試驗團體標準委員會建筑材料領域委員會（以下簡稱CSTM/FC03）成立大會暨第一次工作會議在北京順利召開。國家標準化管理委員會工業標準一部主任肖寒，中關村材料試驗技術聯盟理事長、中國鋼研科技集團有限公司副總經理王臣，中國建材集團副董事長、中國建材總院院長姚燕，中國兵器工業集團第五三研究所主任鄭會保，中國中材股份有限公司副總裁余明清，中國建材總院黨委副書記、中國建材檢驗認證集團總經理馬振珠，寧波浙東建材集團有限公司副總裁張日紅以及來自建材生產、使用、建設、銷售、研究、管理、檢驗認證等單位的代表近70人參加了會議。