巖石破碎原狀機制砂混凝土力學(xué)性能試驗研究.pdf

1、隨著國內(nèi)需求的拉動，“十二五”計劃的展開，各地公路，鐵路等基建的投入日益增大，迫切需要大量混凝土，因而需要大量砂子。為了保護生態(tài)平衡，國家已明文禁止擅自開挖天然砂，使得天然砂供量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足混凝土生產(chǎn)的需求。因此，機制砂的開發(fā)就顯得尤為重要。生產(chǎn)機制砂過程中不可避免地產(chǎn)生一定粒徑小于75um的石粉，清除多余的石粉，使得機制砂滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需要耗費大量能源，并造成了環(huán)境污染。
　　 本文提出了區(qū)別于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)流程，在破

2、碎前增加對巖石整體沖洗工序以嚴(yán)格控制成品砂的含泥量，破碎后即為成品砂，無需沖洗或風(fēng)選，從而保持機制砂的級配和特性，可以稱之為原狀機制砂。生產(chǎn)實踐表明，在達(dá)到規(guī)范要求的機制砂顆粒級配和細(xì)度模數(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，原狀機制砂的石粉含量有較大的波動，因此，開展實驗研究了原狀機制砂中石粉含量對混凝土性能的影響，以期為混凝土工程施工控制提供研究依據(jù)。
　　 首先選用石粉含量為3％～16％的巖石破碎原狀機制砂，通過試驗研究了配制強度等級C30、C4

3、5和C60混凝土的可行性，并對石粉含量變化對混凝土拌合物工作性能和混凝土基本力學(xué)性能的影響規(guī)律進(jìn)行了探討。結(jié)果顯示，原狀機制砂混凝土配合比設(shè)計中確定水灰比時，可采用系數(shù)α a=0.55，α b=0.19。在原狀機制砂亞甲藍(lán)值符合建筑用砂規(guī)范要求條件下，石粉含量由5％放寬到13％是可行的，即可保證混凝土拌合物的工作性能，又可滿足現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對混凝土基本力學(xué)性能的要求。
　　 接著對石粉含量分別為3％、7％和13％的C30

4、和C45 級原狀機制砂混凝土在3 d、7 d、14 d、28 d、56 d、90 d、120 d、150 d和180 d等各齡期內(nèi)的立方體抗壓強度進(jìn)行了試驗研究，分析了石粉含量對強度的影響，得出了180d 齡期內(nèi)的強度發(fā)展規(guī)律，并提出了C30和C45 機制砂混凝土在任一齡期內(nèi)的立方體抗壓強度擬合公式，試驗表明，原狀機制砂中石粉對混凝土強度的影響與普通機制砂生產(chǎn)中產(chǎn)生的混有一定泥粉的石粉對強度的影響有本質(zhì)的不同，對于強度等級為C30和C4

5、5的原狀機制砂來說石粉含量5％這一限值過于嚴(yán)格是不合適的。
　　 結(jié)合課題組前期研究，利用不同水泥品種、不同水灰比下大量原狀機制砂混凝土立方體抗壓強度試驗研究結(jié)果，根據(jù)混凝土強度與水灰比間的關(guān)系擬合出了原狀機制砂混凝土配合比設(shè)計中的回歸系數(shù)：α a=0.5，α b=0.1，并用該強度公式設(shè)計出了不同強度等級的原狀機制砂混凝土進(jìn)行驗證，實驗結(jié)果表明，用該公式設(shè)計的原狀機制砂混凝土基本滿足強度與工作性能的要求，可以為原狀機制砂混凝土

6、配合比設(shè)計提供參考。
　　 同時對180d 內(nèi)12組36個機制砂混凝土收縮試件收縮應(yīng)變進(jìn)行了量測，分析了機制砂混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件下收縮應(yīng)變情況及其收縮應(yīng)變計算公式。結(jié)果表明：機制砂混凝土收縮率隨齡期均是先增大然后趨于穩(wěn)定，對于C45 機制砂混凝土來說，石粉含量為7％的收縮率最低,3％和5％的基本一致而且最大，其余含粉量的收縮率基本一致，且均處于二者之間。C60 機制砂混凝土的收縮率對石粉含量的變化不敏感。機制砂混凝土干縮基本方程采

7、用對數(shù)形式擬合精度較高。
　　 最后，制作了不同石粉含量的水泥砂漿試件，研究了其宏觀力學(xué)性能，并采用XRD和SEM 電鏡等微觀測試方法，研究了石粉在水泥砂漿中作用。力學(xué)實驗結(jié)果表明：機制砂配制的膠砂試件的抗壓強度、抗折強度都大于相應(yīng)齡期的天然砂混凝土；同一齡期下，機制砂膠砂試件的抗壓強度隨著石粉含量的增加而增加，抗折強度先增加后降低。
　　 微觀觀測發(fā)現(xiàn)石粉具有：填充效應(yīng)、活性和晶核效應(yīng)。在石粉各種效應(yīng)的綜合作用下，砂漿