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机制砂特性及对混凝土的影响

文章出处:金锐重工 作者:金锐重工 人气: 时间:2017-04-01 16:00 【
(一)机制砂特性
机制砂是岩石经过机械破碎而成,全国各地机制砂的矿源、设备和工艺不尽相同,导致机制砂在外观、化学成分、颗粒形状、颗粒级配以及特细颗粒含量等性能方面与天然砂都不尽不同。机制砂对混凝土性能的影响与颗粒形状、表面结构、颗粒级配和石粉含量密切相关。因此,有必要对机制砂性能进行研究,以指导其实际生产应用。
(1)形貌特征
机制砂的颗粒形貌特征包括粒形和表面粗糙度,由于母岩、生产工艺的不同,机制砂呈现出多种形状,富有棱角、表面粗糙,界面新鲜。机制砂的生产设备对机制砂的粒形影响显著。采用棒磨式破碎机、锤式破碎机和冲击式破碎机生产的机制砂要优于反击式破碎机、辊压式破碎机、圆锥式破碎机和旋盘式破碎机生产的机制砂,但前几种破碎机产量低、生产成本较高。所以,在实际生产中,根据需求,应选用不同破碎方式生产的机制砂。
(2)级配特点 
砂的颗粒级配指的是不同粒径的砂粒互相搭配的比例。砂的粗细程度用细度模数来表征。颗粒级配是机制砂品质好坏的内在决定因素,细度模数不能完全反映颗粒级配的真实情况。各国已有对机制砂级配的规定,如表1所示。从表1可以看出,各国关于级配的规定并不同,澳大利亚标准中机制砂的细度模数和级配范围变化较大,有利于机制砂的工程应用。美国和日本标准则限制较严,我国标准1区砂和2区砂都可用,规定相对宽松。
机制砂的颗粒级配是由制砂设备和工艺决定的。就目前机制砂的生产使用来看,机制砂多为中粗砂,细度模数一般在2.8~3.6之间;大量的研究结果表明,机制砂的级配中大于2.36mm与小于0.15mm 的颗粒偏多,而中间颗粒偏少(尤其是0.3~1.18mm),甚至会出现某一粒级断档。因为机制砂的级配不同于河砂,可以通过生产工艺参数和不同的组分组合来调整,所以对机制砂合理级配进行研究并指导生产出级配优良的机制砂,有利于我国机制砂的生产水平和应用技术水平的提高。
(3)石粉限值 
石粉是指机制砂中粒径小于75μm的颗粒。机制砂中含有一定量的石粉是其与天然砂最明显的区别之一。由于机制砂中的石粉与天然砂中的泥粉在混凝土中的作用存在本质的区别,采取适当的措施区分并发挥石粉的有利作用是必要的。由于机制砂生产中不可避免的带进泥粉,使其中小于75μm的颗粒并不完全是纯净的石粉。因此,在用于混凝土之前须检测出石粉中的泥粉含量,以控制石粉质量满足混凝土的性能要求。
机制砂中适量的石粉含量对混凝土的性能是有益的,机制砂中石粉含量的限值与生产工艺和应用水平相关,所以,合理掌握石粉含量对混凝土性能的影响规律并扬长避短是非常必要的。但是机制砂石粉含量的限值,不仅我国各规范尚未统一,国际上也不同。具体限值要求见表2。
 
(二)机制砂对混凝土性能的影响
(1)形貌特征对混凝土性能的影响 
机制砂的颗粒形貌影响其堆积密度,进而影响混凝土的密实性。一般来说,颗粒越接近球形或者球形颗粒含量越多,其堆积密度越大,混凝土的工作性和力学性能可以得到改善。 
相对于天然砂来说,机制砂颗粒表面粗糙、多棱角,在配制混凝土时,有利于骨料与水泥石的粘结,但骨料的棱角性和表面粗糙度较大,其空隙率较大,所以需要更多的浆体材料来包裹,即达到相同的工作性时,需要更多的用水量或胶凝材料用量,否则易导致配制的混凝土离析泌水,影响混凝土拌合物的流动性,对混凝土的强度也不利。
(2)②级配特点对混凝土性能的影响 
机制砂的颗粒级配直接影响细度模数的大小和石粉含量允许的范围,对混凝土的施工性能有很大的影响,机制砂经常出现粒级分布不均匀的现象,机制砂这种典型的上凸型级配曲线,导致混凝土拌合物的工作性较差。 
骨料中某一粒级颗粒过多或过少不仅使混凝土的和易性变差,也会导致其耐久性变差;采用级配良好的骨料不仅可以节约水泥,还可以提高混凝土的强度。机制砂级配不良影响机制砂在混凝土中的应用,但混凝土的影响因素很多,不存在一个理想的级配适用于各种材料和各种配合比的混凝土,实际上,很大范围的骨料级配,只要配合比设计正确,均可制得符合要求的混凝土。
(3)石粉和泥粉对混凝土性能的影响
机制砂中细粉对混凝土性能影响的研究较多。目前,在石粉对混凝土坍落度的影响方面,研究者一致认为石粉可以改善混凝土的流变性,存在一个石粉含量的临界值,当石粉含量低于临界值时,石粉可以提高混凝土的坍落度;超过临界值时,会导致砂浆粘度明显增加,对混凝土的坍落度产生不利影响,主要是因为石粉较少,石粉填充于骨料颗粒之间,使机制砂的级配得到一定的改善,起到一定的润滑作用,使得骨料颗粒间的摩擦减小,能够增加混凝土的坍落度。当石粉含量过高时,由于其比表面积大,吸附大量的水,使混凝土的坍落度减小。关于石粉对混凝土强度的影响,目前学者们一致认为,石粉可以提高混凝土的早期强度,但对混凝土的后期强度不利。
广泛的母岩来源和不同的生产条件,决定了在机制砂生产过程中会带入泥粉。泥粉与石粉均为粒径小于75μm的颗粒,但泥粉对混凝土的性能的不利影响更显著。因为机制砂中黏土含量偏高,黏土的层间结构和所包含的高价金属离子与外加剂聚醚侧链存在强氢键吸附作用,会大量吸附减水剂,使减水剂失去活性。
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