机制砂片状颗粒含量对水泥胶砂与混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 5年 第 1 2 期 (总 第 3 1 4 期) N u mb e r 1 2 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 1 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I Nl CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 2 0 1 6 机制砂片状颗粒含量对水泥胶砂 与混凝 土性 能的影 响 宋少民 ， 郭丹 ( 北京建筑大学 工程结构与新材料北京高等学校工程研究中心， 北京 1 0 0 0 4 4 ) 摘要： 机制砂颗粒形状是否 良好是评价机制砂 品质 的重要方面。 通过研究不同片状颗粒含量机制砂对水泥胶砂和混凝土流动 性、 强度 、 耐久性的影响， 提出片状机制砂的定义及检测方法 ， 同时提出片状含量合理控制范围， 为今后机制砂相关标准片状颗粒 技术指标制定提供参考 。 研究表明， 随着片状机制砂含量的增加 ， 水泥胶砂和混凝土的各项性能随之下降。 对于水泥胶砂用机制 砂 ， 片状颗粒含量不宜超过 1 0 ； 对混凝土用机制砂 ， 片状颗粒含量不宜超过 2 0 。 片状颗粒对高强度等级混凝土的影响要高于 低强度等级混凝土。 关键词 ： 机制砂 ； 片状颗粒； 混凝土性能； 条形孔筛 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 0 6 0 0 3 I n f l u e n c e o f f l a k e p a r t i c l e i n me c h a n i s m s a n d o n t h e p r o p e rti e s o f mo rta r a n d c o n c r e t e SONG S ha o mi n， GUO Da n ( R e s e a r c h C e n t e r o f E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s a n d Ne w Ma t e ri a l s o f B e i j i n g Hi g h e r I n s t i t u t i o n s ， Be i j i n g Un i v e r s i t y o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c tu r e ， B e i j i n g 1 0 0 0 4 4， C h i n a ) Abs t r ac t： The p a r t i c l e s h a p e o f me c h a n i s m s a n d i s o n e o f t h e mos t i mp o r t a n t a s p e c t s o f s an d q ua l i t y e va l u a t i o n P u t f o r wa r d the d e fin i t i o n a n d d e t e c t i on me t h o d s o f fla ke me c h a n i s m s a n d a n d g i v e the r e a s o n a b l e flak e c o n t e n t c o n t r o l t o p r o v i d e the r e f e r e n c e f o r s t a n d a r d b y s tud y i n g t h e e f f e c t o f the d i f f e r e n t c o n t e nt s o f flak e me c h a ni s m s a n d o n t h e mor t a r a n d t he flu i d i t y， s t r e n g th a nd d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e Re s e ar c h ha s s h o wn th a t wi th the i n c r e a s e o f fla k e me c h a n i s m s a n d， v a rio us p r o pe rti e s o f mo r t ar a n d c on c r e d e c r e a s e Fo r mo r t a r ， t he c o n t e n t o f fla k e pa rti c l e s i n me c ha n i s m s a n d s h o u l d n o t b e mo r e t ha n 1 0 Fo r c o n c r e t e， the c o n t e n t o f fla k e p a r t i c l e s i n me c h a n i s m s an d s h o u l d n o t b e mo r e tha n 2 0 Th e i n flu e nc e o f flake p a r t i c l e s on hi g h s e n g t h g r a d e o f c o nc r e i s h i g h e r tha n l o w s t r e ng t h g r a d e o f c o n c r e t e Key wor ds： me c h a n i s m s a n d； flak e pa r t i c l e s ； p r o p e rti e s o f c o n c r e t e； b a rt y pe s i e v e 细骨料是混凝土的主要组分 ， 约 占混凝土体积总量的 3 0 4 0 ， 其性质的好坏将直接影 响到新 拌混凝土 和硬 化后混凝土 的性 能 。 为 了配制工作 性符合要 求 的混凝 土 ， 表面粗糙 、 多角或者细长 的颗粒与表 面光滑 、 粒形浑圆 的颗粒相 比， 需要更多 的浆体 ， 从而影响性能和成本 。 廉慧 珍 指出砂石质量是影响混凝土质量的关键。 天然河砂颗 粒形状相对较好 ， 一般 不存在粒形 问题 。 而机制砂则普 遍存在不规则颗粒形状一 片状颗粒 的问题 。 季韬 认为由 于针片状颗粒较多且表面凹凸不平 ， 机制砂具有较大的比 表面积 ， 随着机制砂 比表 面积 的增 大， 混凝 土拌合物 的坍 落度减小。 对于骨料粒形 ， F l e t c h e r _ 4 等介绍了一种基 于计 算机控制 的骨 料成像 体系 ( A I MS ) 来 描述 骨料 形状 。 H_ H e 研究了细骨料表征的不 同试验方法 ， 认为不同种类砂 的颗粒形状尺寸等指标用图像分析法、 筛析法、 激光衍射 法等不 同方法研究得到 的特性表征是不一样 的。 王稷 良。 。 也认为常规测试机制砂 粗糙 度的试验方法不能 准确 反映 出机制砂的颗粒形貌特征。目前关 于机 制砂 ， 相 关标准没 有细骨料片状颗粒的定义和指标要求 ， 更没有建立 片状颗 粒含量的检测方法 ， 细骨料 的颗粒形状对 预拌混凝土工作 性 、 强度以及耐久性的影响还 缺少系统研究。 本 试验提 出 了片状颗粒的定义和检测方法 ， 通过试验研究 了机制砂不 同片状颗粒含量对水泥胶砂 和混凝 土的影响。 1 原材料及试验 方法 本试验采用金 隅 P O 4 2 5级水泥 ， 需水量 比和烧 失 量分别为 9 8 和 3 2 的 I I 级粉煤灰 ， 比表面积和活性 分 别为 4 5 3 m k g和 8 9 的 $ 9 5 级矿粉。 采用细度模数为 3 1的石灰 岩机制砂 和花 岗岩机 制 砂 ， 5 2 5 mm连续级配石灰岩碎石 ， 采用减水率 3 3 的聚 羧酸减水剂 。 我们提出的片状颗粒定义为： 1 1 8 m m 以上的机制砂 颗粒 中最小一维尺寸小 于该颗 粒所对应粒径范 围平均粒 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 8 基 金项 目： 北京市属高等学校创新 团队建设与教师职业发展计 划项 目( I D H T 2 0 1 3 0 5 1 2 ) 60 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 当片状颗粒含量分别为 2 0 、 3 0 时， 坍落度分别下降 5 、 1 0 。 对于 C 5 0混凝土， 初始坍落度 2 2 0 1T i m， 当片状颗粒 含量为 2 0 、 3 0 时 ， 坍落度分别下降 7 3 、 9 1 。 由此可 见 ， 要保证 良好 的流动性 ， 片状颗粒不应超过 2 0 。 2 2 2 片状颗粒对混凝土强度的影响 图 5是机制砂不 同片状颗粒含量混凝 土 2 8 d抗压强 度 ， 由图中可以看出， 随着片状颗粒含量 的增加 ， 混凝 土立 方抗压强度下降 。 对于 C 3 0 、 C 5 0混凝土 ， 当片状颗粒含量 超过 3 0 时 ， 混凝土立方抗压强度下降 1 0 以上。 0 20 30 片状掺量， 图 5 机制砂不 同片状颗粒含量混凝土的2 8 d抗压强度 机制砂不同片状颗粒 含量混凝土 2 8 d抗折强度 图 6 所示。 U ZU j U 片状掺量， 图6机制砂不同片状颗粒含量混凝土的2 8 d 抗折强度 由图 6可知 ， 片状颗粒含量对 高强混凝土抗折强度影 响略高于低强度混凝 土。 分析原 因， 随着混凝土强度等级 的提高 ， 骨料 的品质越来越显得重要 。 配制高强度混凝土 时 ， 更 因控制机制砂片状颗粒含量 。 2 2 3 机制砂片状颗粒含量对混凝土氯离子扩散 系数 的 影响 混凝土 2 8 d氯离子扩散系数结果见表 5 。 表 5混凝 土 2 8 d氯离子 扩散 系数 1 0 m s 对于 C 3 0混凝 土， 当片状颗 粒含量为 2 0 时 ， 两种 砂 氯离子扩散 系数增 加 2 0 以上 ； 对 于 C 5 0石灰 岩砂混 凝 土 ， 当片状颗粒含量为 3 0 时 ， 氯离子扩散系数增3 H 5 0 以 上 。 可说明片状砂含量对混凝土渗透性 的影 响是明显的 ； 片状砂含量对高强混凝 土的渗透性影响也大 于对低强 混 6 2 凝土的影 响， 从 片状砂粒 形及骨 料强度 方面综 合分 析原 因： 强度越高 ， 水胶 比越 低 ， 混凝土 内部结构越 密实 ， 片状 砂发挥的影响越大 ， 即机制砂片状颗粒含量 高 ， 孔 隙率高 于正常粒形颗粒 ， 故在硬化混凝土结构 中， 同样骨料用量 条件下 ， 含片状颗粒高的混凝土 内部孔 隙率越 大 ， 扩散 系 数增大证 明了这一点分析 。 所 以考虑混凝土耐久性 时， 混 凝土应该控制机制砂片状颗粒含量 。 3 结论 ( 1 ) 提出机制砂片状颗粒的定义， 制定了条形孔筛片 状颗粒检测方法。 ( 2 ) 随着机制砂 片状砂含量 的增加 ， 水泥胶砂流动 度 和强度随之下降。 当片状颗粒含量为 2 0 时 ， 水 泥胶砂 流 动度和强度下降 1 0 以上。 ( 3 ) 随着机制砂片状砂含量 的增加 ， 混凝土强度和抗 渗性随之下降。 当片状颗粒含量为 3 0 时 ， 混凝土强度下 降 1 0 以上 ， 氯离子扩散系数增加 2 0 以上。 ( 4 ) 对于水泥胶砂用机制砂 ， 片状颗粒含量不宜超 过 1 0 。 对混凝土用机制砂 ， 片状颗粒含量不宜超过 2 0 。 ( 5 ) 机制砂片状颗粒含量对高强度 昆 凝土影 响要高于 低强度混凝 土。 参考文献 ： 1 宋少 民， 王林 混 凝土学 M 武 汉： 武汉理 工大学 出版社 ， 2 01 3 2 廉慧珍 砂石质量是影ll l i g凝土质量的关键 J 混凝土世界， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 2 8 3 2 3 刘娟红 ， 宋少民 绿色 高性能混凝土技术与工程应用 M 北 京 ： 中国电力出版社 ， 2 0 1 0 1- 4 季韬 机制砂比表面积对混凝土性能的影响 J 混凝土， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 8 0 8 3 5 F L E T C H E R T， C H A N D A N C， e t a 1 A g g r e g a t e i m a g i n g s y s t e m f o r c h a r a c t e r i z i n g t h e s h a p e o f fi n e a n d c o a r s e a g g r e g a t e s J Tr a ns p o r t a t i o n Re s e a r c h Re c o r d： J o ur na l o f t h e Tr a n s p o r t a t i o n Re s e a r c h B o ar d ， 2 0 0 3 ， 1 8 3 2 ( 1 ) ： 6 7 7 7 6 H E H， C O U R A R D L ， P I R A R D E ， e t a 1 C h ar a c t e r i z a t i o n o f fi n e a g g r e g a t e s i n c o n c r e t e b y d i f f e r e n t e x p e ri me n t a l a p p r o a c h e s E c I Co n g r e s s f o r St e r e o l o g y， 2 01 1 I- 7 王稷良， 周明凯 ， 朱立德 ， 等 机制砂对高强混凝土体积稳定性 的影n E J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 1 0 ) ： 2 0 2 4 第一 作 者 联 系地 址 宋少民( 1 9 6 5一) ， 男 ， 教授， 研究方向 ： 高品质骨料新 型掺合料与绿色高性能混凝土。 北京市西城区展览馆路 1 号 北京建筑大学土木与交 通工程学院( 1 0 0 0 4 4 ) 联系电话 ： 1 3 9 1 1 4 5 5 9 8 3 如 如 窆 趑 鹱 6 5 4 3 2 1 O 岂、 骥 蟮 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m