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機制砂特性受哪些因素的影響
2022-12-26 16:44
細度模數(shù)的影響
機制砂的細度模數(shù)與石粉含量是相關聯(lián)的，一般生產過程中控制的機制砂細度模數(shù)越小，產生的石粉含量越高。為了降低石粉含量，機制砂的細度模數(shù)一般偏大，并且級配不良，通常是兩頭多中間少，即粗顆粒(2.36mm以上)和細顆粒(0.15mm以下)較多，但是中間顆粒(尤其是1.18-0.3mm之間的顆粒)較少，導致配制的混凝土易于離析，對混凝土的強度也有不利影響。
在水灰比0.42，砂率35%，機制砂石粉含量7%，水泥360kg/m3的配合比下，在機制砂原砂中分別摻入適量大于1.18mm和小于1.18mm機制砂顆粒，調整細度模數(shù)在2.2~3.4范圍內變化，隨機制砂細度模數(shù)降低，適量增加外加劑摻量以保證混凝土坍落度在30~50mm之間，研究了機制砂細度模數(shù)對混凝土強度和耐磨性的影響。
隨著細度模數(shù)的降低，機制砂混凝土抗壓強度呈弱遞增趨勢，但混凝土磨損量大幅度增加?；炷恋哪湍バ圆粌H與其強度有關，還與集料粒徑有關。首先，粗的集料比細的集料耐磨，粗的集料有大的表面積，漿體作用其上的握裹力大，磨損過程中相對不容易脫落；其中，隨著粗的集料數(shù)量增多，包裹骨料形成的界面會減少，而界面耐磨性比骨料差，在界面粘結強度偏差不是很大的范圍內，細度模數(shù)對混凝土耐磨性的影響起主導地位，細度模數(shù)越大，耐磨性越好。
石粉含量的影響
機制砂富含石粉是有別于河砂的更重要特性。石粉含量的多少將直接影響到新拌機制砂混凝土的和易性，硬化機制砂混凝土的孔結構和界面結構。
在水灰比0.42，砂率35%，水泥用量360kg/m3，的配合比下，調整機制砂中的石粉含量由4.3%遞增至20%，按水泥和石粉總量的0.35%摻入減水劑保證混凝土坍落度在30mm~50mm之間，研究了石粉含量對機制砂路面水泥混凝土強度和耐磨性的影響。
隨著石粉含量的增大，機制砂混凝土的抗壓強度呈先增大、后減小趨勢，石粉10%含量時抗壓強度達到極大值；抗折強度隨石粉含量增大逐步增大，石粉含量大于10%時增量趨小。同時，隨著石粉摻量的增加，混凝土磨損量減小，摻量大于10%時，磨損量的減小趨緩。分析原因可能是:石粉主要是由30~75μm的顆粒組成，石粉含量在一定范圍內可以完善集料的級配，起到潤滑和填充作用，改善混凝土的粘聚性和保水性，增加混凝土的密實度，顯著改善磨損區(qū)域的孔結構，同時石粉微水化效應生成單碳鋁酸鈣和三碳鋁酸鈣增加了體系的水化凝膠量，增強了界面的粘結力?？捉Y構和界面結構的優(yōu)化直接導致了混凝土強度和耐磨性的改觀；當石粉超過一定的含量，部分石粉處于游離態(tài)，阻隔水泥漿體與集料的界面粘結，對混凝土性能產生不利影響。
巖性的影響
基于耐磨性的考慮，規(guī)定特重、重交通高速公路、一級公路混凝土路面用砂中硅質砂和石英砂的含量不應低于25%。對此，對比研究了石灰?guī)r、花崗巖、石英巖、玄武巖四種巖性的機制砂對混凝土耐磨性的影響，并與河砂混凝土進行了比較。試驗用混凝土水灰比0.42，砂率0.35，水泥360kg/m3，外加劑摻量0.3%。為屏蔽細度模數(shù)與石粉含量的影響，調整四種機制砂和河砂的級配基本相同，細度模數(shù)在3.0左右，石粉含量7%。
隨著集料尺寸的減小，表面粗糙度對混凝土行為的影響越來越明顯。集料表面越粗糙，集料之間的嚙合越好，漿體與集料之間的粘結力越強，混凝土抗壓強度越高。另一方面，集料表面粗糙度大，顆粒流動阻力的增加會降低混凝土的流動性。從混凝土的坍落度與強度結果來看，隨細集料粗糙度增大，混凝土抗壓強度逐步增加，抗折強度基本呈遞增趨勢，坍落度減小，河砂則是因為含泥量過大而造成坍落度偏小。因為細集料表面越粗糙，棱角性越大，細集料與細集料之間，細集料與粗集料之間嚙合越好，細集料與漿體之間的粘結力越強。這里涉及到一個內摩擦力的問題，表面越粗糙內摩擦力越大，各個界面之間粘結力越強，同時棱角性越大，集料之間的嵌鎖效應越明顯。而與界面粘結和集料嵌鎖效應相關更大的是混凝土的抗壓強度，所以細集料粗糙度越大，混凝土抗壓強度越高。
細集料的壓碎值與混凝土抗壓強度之間沒有明顯的相關性，而對抗折強度有一定影響。壓碎值較小的石英巖和玄武巖配制的混凝土抗折強度值較大，壓碎值較大的花崗巖和石灰?guī)r配制的混凝土抗折強度值較小，河砂壓碎值更大，配制的混凝土抗折強度值更小。
混凝土耐磨性與細集料粗糙度關系不如與壓碎值的關系顯著，混凝土的耐磨性基本上是隨壓碎值增大而呈降低趨勢，因為混凝土磨損過程中細集料也參與其中，細集料壓碎值越大，顆粒強度越低，則越不耐磨。因此，混凝土耐磨性與其抗折強度的相關性比抗壓強度更大，壓碎值偏大對混凝土的抗折強度與耐磨性均是不利的。這里面涉及到的可能是耐磨與抗折一樣，不但與混凝土中漿體與集料之間的界面粘結性、混凝土的密實度，混凝土中集料之間的機械嚙合有關，還與混凝土中集料本身的力學性能有關，涉及到混凝土這種復合材料各組分、各要素的協(xié)調性一致性。
耐磨性結果表明，在5種細集料中，石灰?guī)r機制砂的Si02含量更小，但配制的混凝土耐磨性卻不是更低的；而Si02含量更大的石英巖機制砂與河砂:河砂由于壓碎值大和粗糙度低從而配制的混凝土耐磨性更差，石英巖機制砂雖然壓碎值更低，但由于表面粗糙度偏小，集料之間的嚙合力偏弱，集料和漿體之間的粘結強度偏低，配制的混凝土耐磨性還是次于花崗巖和玄武巖機制砂混凝土。這說明細集料對混凝土的耐磨性的影響，除與硅質砂或者石英砂的含量有關外，還與集料粗糙度、集料壓碎值以及本身耐磨性等因素有關，是集料特性的綜合結果?；炷恋哪湍バ圆⒉荒芡耆晒栀|砂或者石英砂的含量來決定。
在混凝土體系中，細集料的粗糙度和壓碎值是影響其性能的兩個重要因素。粗糙度涉及到集料之間的嚙合，漿體與集料之間的粘結；壓碎值涉及到集料的強度，參與到混凝土的磨損過程中。粗糙度越大，混凝土中集料之間嚙合越好，集料與漿體之間界面粘結越強；壓碎值越小，細集料強度越大，都有利于混凝土的耐磨性。由此可見，由于機制砂天然的粗糙、多棱角特性，只要滿足一定的壓碎值要求，即使采用Si02含量很低的石灰?guī)r機制砂，完全可以配制出與河砂混凝土相當甚至優(yōu)越的耐磨路面水泥混凝土。
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