制砂混凝土性能现状探究,建筑材料论文.docx

制砂混凝土性能现在状况探究,建筑材料论文摘 要： 机制砂作为天然砂的优良替代品，是混凝土工业可持续发展的重要内容。文章通过对机制砂的特性、石粉对机制砂混凝土性能的影响、机制砂混凝土的性能等现在状况研究予以评述，并对将来研究做出瞻望，旨在为混凝土行业的绿色低碳发展提供理论参考。 本文关键词语 : 机制砂;机制砂混凝土:特性;研究进展: 1 、引言 当下我们国家混凝土材料的制备多使用河砂，然而河砂作为一种地域资源，具有短时间内不可再生的特征，并且随着我们国家对生态环境保卫的愈加重视，天然砂的开采遭到严格限制。华而不实，某些区域存在少砂甚至无砂的状况，只可采取远途运输或者寻找其他材料替代的方式方法制备混凝土，严重制约了混凝土相关行业的建设发展。因而，采用人工制砂的方式方法势在必行。随着机制砂材料的来源途径愈加丰富、制备工艺愈加成熟，制备高抗浸透性、高强度、高耐久性和高稳定性的机制砂混凝土得到相关领域专家的关注，对其持续的动态关注具有特别重要的意义。基于此，本文首先从机制砂的特性入手，评述了石粉对机制砂混凝土性能的影响以及机制砂混凝土的性能，依此做出将来瞻望。 2 、机制砂的特性 机制砂是由人工使用专业研磨设备制作而成，砂粒的粒径可根据详细的使用需求而改变，但大多数小于5mm。与天然砂相比，机制砂的级配较差，呈现出两端多中间少的特点，砂粒粒径大多以大于2.36mm和小于0.075mm为主，经过水洗等工序之后，粒径小于0.6mm的颗粒会再次减少，使得由机制砂制备的混凝土混合物的性能降低1。为减少此种情况的发生，可通过使用击碎设备、调整制备条件等措施改善，避免出现机制砂混凝土制备经过中的和易性差、外观不佳、质量低下等问题。除此之外，由于是机械加工而成，机制砂的外表往往粗糙不堪、棱角分明，与同样级别的天然砂相比其空隙率更高层次，因而更易于细骨料、水泥砂浆等材料的黏结，进而提高机制砂混凝土的强度和稳定性，同时也会因混合物委屈服从应力的增大而降低和易性。由于人工制作的机制砂中含有一定量的石粉，固然其颗粒粒径与泥的粒径相差无几，但因组成成分不同，对混凝土拌合物的性能产生了不同的影响。适量的石粉可起到连接水泥与砂的作用，填充相互之间的空隙，加强混凝土的整体性，而泥会阻碍砂料与水泥的黏结，造成混凝土的黏结性较差。要解决上述机制砂混凝土性能较差的问题，需要保证机制砂材料的质量，可通过选择良好的制砂设备与原材料、合理的制砂工艺、成熟的制砂技术等途径实现。 与天然砂相比，机制砂具有下面优势：(1)机制砂可根据不同的工程使用要求量身定做，其级配经过专业研磨之后可知足不同的使用需求；(2)经过河水、雨水的长期冲刷，天然砂的外表更为光滑，而机制砂较之更为粗糙，在混凝土拌合物制作经过中可最大限度地填充空隙，使不同的材料更好地黏结在一起，混凝土的和易性得到提高；(3)由机制砂制备的混凝土，其抗压、抗拉性能均强于天然砂制备的混凝土，干缩率则小于天然砂混凝土；(4)机制砂的制备可使用废弃混凝土或碎石，实现了废弃资源的再利用，愈加经济环保，与当下碳中和及碳达峰的国家发展战略相吻合。但同时也存在一些缺陷，包括由0.075mm下面的机制砂制备的混凝土强度较低，混凝土外表的光泽、纹理等不均匀2。 3、 石粉对机制砂混凝土性能的影响 机制砂在生产经过中遭到制备工艺及原材料等因素的限制，难免会产生一定量的石粉。相对于天然砂中的泥质，石粉中的杂质较少，其主要矿物成分与机制砂母岩一样，主要区别在于颗粒粒径大小的不同。当下学术界对于不同石粉含量能否会对机制砂混凝土的性能产生影响尚无定论，部分学者以为石粉含量的增高会加大混凝土拌合物的比外表积，增大需水量，进而影响混凝土的强度和湿度。另有学者以为由于石粉填充了浆体之间的空隙，降低了混凝土搅拌经过中的摩擦力，进而改善了混凝土的流动性能，减少混凝土水分的离析现象。但能够明确的是，石粉含量的配比存在一个临界点，当超过或者低于此临界点，混凝土的和易性将变差。因而，当下研究需着眼于不同石粉含量配比对混凝土拌合物性能的影响上，通过研究最佳石粉含量配比，将石粉材料的优势最大化。 杨家伟等3,4讨论了不同石粉含量与粉煤灰含量对低强度混凝土和易性及强度的影响，试验结果表示清楚，当石粉含量在24.8%左右时，混凝土的和易性最佳，粉煤灰掺量在35%左右时，混凝土的强度较好。B.P.Hudson等人5以为石粉可填充机制砂混凝土浆体之间的空隙，起到润滑混凝土拌合物的作用，当机制砂中的石粉含量在5%10%之间时，只需维持较低的水量即可保证其工作性能。Nam-Shik Alln6提出当石粉起到填充混凝土骨料缝隙的作用下，就不会增大用水量，弥补了常规观点的缺乏。李兴贵7通过研究石粉含量对混凝土力学性能与收缩性能的影响，经比照试验得出当石粉含量在16%左右时，混凝土的力学性能到达最佳状态。李嵩林等8,9,10试验研究了C50机制砂混凝土各组成成分的配合比，得出石粉含量在5%左右时，混凝土的抗压强度最大；当石粉含量超过7%时，混凝土的抗压强度与石粉含量成反比；但在12%以内变化时，石粉含量对混凝土的抗冻性与抗渗性影响较小。王雨利等11以不同类型的中低强度等级混凝土为研究对象，经试验得出5%、10%与15%的石粉含量分别对应的水粉比为0.4时，混凝土的抗压性能处于最佳状态。王卫东等12试验得出当机制砂混凝土的砂率在35%43%、石粉含量在5%13%之间时，机制砂混凝土的工作性、收缩变形性能、力学性能、抗渗性等性能与河砂混凝土相差无几，甚至优于河砂混凝土。 4、 机制砂混凝土的性能研究 由人工制备而成的机制砂相异于天然砂，决定了机制砂混凝土与天然砂混凝土性能上的差异，并主要表如今强度、抗渗性和稳定性方面。 4.1 、机制砂混凝土的强度 多数学者以为机制砂混凝土的强度要优于天然砂混凝土，王稷良13通过试验比照了天然砂与机制砂的级配值，试验结果表示清楚，与天然砂混凝土相比，机制砂混凝土的强度要高出2MPa，岩性的不同会造成机制砂混凝土强度的不同，究其缘由，周明凯等人14以为机制砂中的石粉加强了混凝土的保水性，在水化反响中起到晶核作用和集料填充作用，有效提高混凝土的强度。安文汉等人15则以为使用机制砂能够加强混凝土的强度，原因在于石粉能够明显改善混凝土聚合物的孔隙率，使其晶相产生一定的改变。然而，其他学者提出了不同的观点，李拖福等人16以为石粉含量太多或过少都会对混凝土的强度产生不利影响，最佳掺量是控制在13%17%之间。E.L.Dukatz等17以为当石粉含量到达7%时，机制砂混凝土的抗压强度明显高于天然砂混凝土。S.Takami18研究得出混凝土的力学性能随着石粉细度的提高而加强。蔡基伟等19通过使用石粉制备中低强度混凝土，经试验发现，在单位水泥用量较少的情况下，石粉对机制砂混凝土强度的奉献愈加突出。崔洪涛20研究了不同石粉掺量对机制砂混凝土抗压及抗折性能的影响，结果表示清楚，机制砂混凝土的强度与石粉掺量成正比，尤其在混凝土拌合物反响的早期阶段。Bonavetti等人21的试验研究表示清楚，当石粉掺量在20%以内时，混凝土的抗折强度随掺量增加而加强。然而，当石粉含量超过21%时，混凝土的密实性与和易性会变差，太多的石粉会使水泥浆体的强度降低，进而造成机制砂混凝土的强度减小22。J.K.Kim等人23的研究显示机制砂的掺入可提高机制砂混凝土的抗断裂性能，石粉有效提高了浆体与骨料之间的粘结度。 4.2、 机制砂混凝土的抗渗性 毋庸置疑，机制砂混凝土的抗渗性取决于混凝土的密实程度，密实程度的提高会相应地提高混凝土的抗渗性。Tahir Celik24以为，石粉是影响机制砂混凝土密实程度的重要因素，机制砂中的石粉可加速水泥的水化作用，阻碍了空隙与渗水通道之间的连接，石粉含量越大，阻碍作用越强，机制砂混凝土愈加密实，进而提高其抗渗性。其他学者则以为石粉能加速C3S的水化反响，并与C3A、C4AF反响生成结晶水化物，进而改善了机制砂混凝土的孔隙构造。张广林等人25试验比照了不同粉煤灰掺量对C50机制砂混凝土的抗渗性能影响，结果表示清楚，当粉煤灰含量在15%左右时，机制砂混凝土的抗渗性能到达最佳状态。但有学者提出了相反观点，如洪锦祥等人26以为等质量的石粉取代水泥会降低混凝土的抗渗性能，究其缘由在于，石粉既不是惰性材料，也非胶结材料，而是粒径较小的微集料，固然能够优化机制砂混凝土的孔隙构造，但会造成水化产物的减少，机制砂混凝土的密实性就会变差。因而，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物中的氯离子扩散系数会变大，机制砂混凝土的抗渗性能就会不断降低。随着我们国家大型水利设施、防汛抗洪设施以及海洋工程建设的增加，对机制砂混凝土抗渗性能的要求会不断提高。 4.3 、机制砂混凝土的稳定性 机制砂混凝土的稳定性遭到多重因素的影响，试验数据的不同会造成机制砂混凝土生化规律的不同。在石粉含量方面，吴明威等人27试验了0.08mm石粉对机制砂混凝土的影响，石粉含量越大，收缩越小，且比天然砂混凝土的收缩值小。然而其他学者提出了不同结论，李兴贵等人28的试验表示清楚，当石粉含量在12%以内时，机制砂混凝土的干缩率增长缓慢，当含量超过12%时，干缩率增长迅速，原因在于粒径小于0.075mm的石粉颗粒可增加水泥浆的含量。彭仁琛29试验了C35混凝土的收缩性能，提出石粉掺入越多，水泥浆体遭到的收缩约束越小，混凝土的收缩率变大。D.P Bentz等人30研究发现当石粉含量到达15%时，机制砂混凝土的干缩率会降低，但强度几乎没有发生变化。机制砂混凝土的稳定性除了与石粉含量有关，还遭到混凝土龄期的影响，田建平等人31以C60机制砂混凝土为研究对象，试验发现，混凝土早龄期14d以前的收缩率随着石粉含量的增加而增长；14d以后，当石粉含量在7%以内时，混凝土各龄期的收缩率与石粉含量成正相关，超过7%时，混凝土各龄期的收缩率与石粉含量成负相关。段瑞斌等人32试验比照了90d龄期的机制砂混凝土和岳阳砂混凝土的收缩性能，结果表示清楚两者差距甚小。李晶33的研究表示清楚当石粉外掺量小于15%时，石粉会显着抑制机制砂混凝土的收缩反响；当石粉内掺时，机制砂混凝土的收缩程度会不断增大。 5 、研究评述与瞻望 随着我们国家一带路的大规模建设，对机制砂混凝土的需求越来越大，不同属性特征的项目对机制砂混凝土的特性提出了更高层次要求。当下对于机制砂混凝土特性的研究多局限于石灰岩这一材质，对其他岩性机制砂研究较少。另外，对高强度高性能机制砂混凝土的研究相对缺乏，对影响高性能机制砂混凝土的参数指标及互相关系缺乏实证研究，有待于进一步完善。综合上述内容，将来机制砂混凝土的相关研究可在下面几个方面进行拓展： (1)不同性能机制砂混凝土的比拟研究； (2)采用多种指标系数对石粉的特性进行实证； (3)怎样在增加石粉掺量以提高机制砂混凝土强度的情况下，知足泵送要求，使其具备更好的工作性能，尚需要进一步研究； (4)系统配制并构建机制砂混凝土的配合比设计体系。 以下为参考文献 1刘贞鹏.王晶陆芳,等机制砂及机制砂混凝土研究应用现在状况综述J黑龙江交通科技2021.40(02):20-21. 2袁霞机制砂的研究现在状况J.工程技术研究, 2020, 5(02)-:127-128. 3杨家伟,李固华于春辉等石粉对低强度机制砂混凝土和易性的影响J四川建筑科学研究,2021,41(01):230-233. 4刘建刚粉煤灰及石粉对人工砂高性能混凝土影响研究J.甘肃科技纵横,2018 ,38(03): 106+118. 5 B. P. Hudson. Manufactured Sand for ConcreteR.5th ICAR Symposium E2-2-1. Austin, Texas, 1997. 6 Nam-Shik Ahn. An. Experimental Study on the Guidelines for Using Higher Contents of Aggregate Micro Fines in Portland Cement ConcreteD. The University of Texas, August,2000. 7李兴贵高石粉含量人工砂在混凝土中的应用研究J建筑材料学报200401);66-71. 8李嵩林.耿波,尚军年机制砂石粉对高强度混凝土性能的影响J低温建筑技术2021,38(01):14-15. 9吴明威,付兆岗.李铁翔等机制砂混凝土中石粉含量对混凝土性能影响试验研究J.铁建建筑技术,2004(04):46-50. 10蔡基伟,胡晓晏李北星石粉含量对机制砂混凝土工作性与抗压强度的影响A.第九届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文汇编(上卷),2005. 11王雨利.王卫东,周明凯等中低强度机制砂混凝土石粉含量确定的研究J.土木建筑与环境工程,2020,34(05):154-158. 12王卫东,张营,王雨利机制砂配制混凝土的若干问题讨论J粉煤灰,2020,26(01):23-26. 13王稷良机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究Z.2008. 14周明凯,蔡基伟王稷良,等高石粉含量机制砂配制混凝土的性能研究A生态环境与混凝土技术国际学术研讨会论文集,2005. 15安文汉石屑混凝土强度及微观构造试验研究J山西建筑，1989(02):19-27. 16李拖福，严亚光.石屑在混凝土中的应用J.山西建筑, 1989(02)-27-29+36. 17E. L. Dukatz, C. R. Marek. Evaluation of Manufactured Materials Stone Sand for Use in Virginia Construction Materials Research and Development, Project I3. 68,.Vulcan Materials CoMPany, 1985:39. 18 S.Takami.掺石灰石细粉的高流动度硬化混凝土的性能研究R.The 5th International Symposium. 19蔡基伟,李北星周明凯,等石粉对中低强度机制砂混凝土性能的影响J.武汉理I大学学报2006(04):27-30. 20崔洪涛.超磨细石灰石粉掺合料混凝土性能的研究D重庆大学,2004. 21 V L. Bonavetti, E.F.Irassar. The Effect of Stone Dust Content in SandJ Cement and Concrete Research. 1994,24(03):580-590. 22李兴贵高石粉含量人工砂在混凝士中的应用研究J建筑材料学报,2004(01);66-71. 23 J.-K. Kim, C.-S. Lee et al. The Fracture Characteristics of Crushed Limestone Sand ConcreteJ.Cement and Concrete Research. 1997, 27(11):1719-1729. 24 Tahir Celik, Khaled Marar. Effects of Crushed Stone Dust on Some Properties of ConcreteJ. Cement and Concrete Research, 1996, 26(07):1121-1130. 25张广林，顾铁增,刘德银机制砂混凝土耐久性能试验研究与工程应用J黑龙江科技信息,2018(26):293. 26洪锦祥蒋林华，黄卫，等人工砂中石粉对混凝土性能影响及其作用机理研究J公路交通科技20.2211);88-92. 27吴明威,付兆岗李铁翔,等.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究J铁道建筑技术2000(04):46-49+0. 28李兴贵,章恒全陈晓月高石粉人工砂原级配混凝土干缩性能试验研究J河海大学学报(自然科学版),2002,30(04):37-40. 29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. 30 D. P Bentz. Replacement of Coarse Cement Particles by Inert Fillers in low w/c Ratio Concretes-1I. Experimental ValidationJ. Cement and Concrete Research, 2005,35: 185-188. 31田建平,周明凯,蔡基伟高强机制砂混凝土中石粉与粉煤灰的复合效应J.武汉理工大学学报2006(03)-55-57+60. 32段瑞斌,石从黎宋开伟.全机制砂预拌混凝土的研究A.中国混凝士进展2018会议集.2018. 33李贔石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究D.大连理工大学,2007.