《培训材料3—机制砂及石粉在混凝土中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《培训材料3—机制砂及石粉在混凝土中的应用（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1机制砂及石粉在混凝土中的应用混凝土是一个复杂的整体混凝土是十分复杂的一个材料体系，恐怕是人类所用各种材料中最为复杂的材料之一。砂、石、水泥、外加剂、矿物掺合料与水的简单混合，即刻出现一个有明显 “生命历程 ”的材料体系，其中水泥自发进行着长期延续的水化硬化过程，带动整个体系经历复杂的物理 化学 力学的变化过程，而就在这变化过程中得到长期使用。简单的制备工艺，复杂的材料结构不同于其他建材，如玻璃、钢材、陶瓷等虽然生产工艺复杂，但材料结构致密、均匀，从材料结构上讲并不复杂 。而 混凝土是多相非匀质体，又有太多的界面和缺陷 。 且这些界面、缺陷在由于各地水泥、掺合料、骨料、外加剂品种、品质相差较大
2、，再加上环境、混凝土结构、施工方法、使用状态多样而呈现不同且动态变化着。混凝土的复杂性需要运用整体论思想体系覃维祖教授 2008年发表文章提出“用整体论科学思想引导混凝土技术可持续发展”这种哲学认为，将系统打碎成为它的组成部分的做法是受限制的， 对于高度复杂的系统，这种做法就行不通，因此我们应该以整体的系统论观点来考察事物。 既然混凝土是 “活的、复杂 ”的混沌体系，我们就应该运用整体论去思考问题 。骨料对于混凝土的重要意义混凝土中最稳定的组分是骨料 .如果不能用足够包裹骨料的最少量的浆体和最大量的骨料组成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得到耐久的混凝土的。骨料的品质在很大程度上
3、决定着混凝土配合比设计的路线。做好机制砂是当前混凝土行业的一件大事细骨料的品质不仅直接影响新拌混凝土的工作性，影响混凝土的浆骨比，最终影响混凝土的耐久性。随着优质河砂资源的枯竭，机制砂已经和正在成为混凝土生产的主要砂源。 围绕机制砂加工产业的迅速发展，我们面临一个重大机会， 如果我们做得好，中国混凝土骨料的质量将实现跨越性提高，这对中国混凝土产业和结构工程质量具有战略意义。2预拌混凝土需要怎样的骨料 请注意降低骨料的空隙率，减少浆体用量！ 请注意骨料的颗粒形状和级配，会影响混凝土的和易性，增加浆体用量！ 请注意骨料的吸水率，会影响混凝土拌和物的和易性、强度和耐久性2012-3-6交流内容机制砂
4、的相关术语机制砂的特点与应该注意的问题机制砂混凝土性能特征相关问题的讨论机制砂混凝土配合比选择的原则充分利用河砂和尾矿细砂石粉作为矿物掺合料的应用研究机制砂的相关术语机制砂 manufactured sand岩石、尾矿或工业废渣经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75 mm的颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。机制砂的相关术语石粉含量 fine content机制砂中粒径小于75m的颗粒含量。亚甲蓝(MB)值 methylene blue value用于判定机制砂中粒径小于75m颗粒的 吸附性能的指标 。机制砂正在成为建筑用砂的主要品种我国基础设施建设规模 不断增大，201
5、0年水泥生产量18.7亿吨， 钢筋混凝土结构是最主要的结构形式，仅混凝土用砂就数量巨大。在此背景下机制砂或混合砂逐渐成为建筑用砂的主要品种之一。河砂的技术特点我们长期使用的河砂技术优势是明显的，具有 光滑的表面，粒形良好，吸水性相对较小。 尤其对于泵送混凝土的施工性能与硬化性能有利。但如果 级配不合理，且过细、含泥量多则影响混凝土强度与体积稳定性 。3机制砂的优势资源优势：可利用各种废弃资源，同时，表现出价格或成本差别较大的特点。颗粒级配合理、颗粒级配、粒型可调 。石粉能合理利用。机械化生产，质量稳定。机制砂的缺点相对于河砂，粒形不够圆滑，颗粒尖锐有棱角 。表面粗糙，同样砂率时表面积较大。总体
6、看吸水性大于河砂。生产机制砂应该注意的问题粒型不好，针片状过多。细度模数偏大。降低生产成本，生产的机制砂细度模数多为3.0 以上, 而配制混凝土细度模数最好在2.6 -3.0 。生产机制砂应该注意的问题级配不合理，颗粒级配多为两头大中间小,人工砂的级配区最好为2 区 ，各级筛余一定要符合标准要求。洗走石粉的问题 。目前，一些混凝土用户不了解石粉与粘土的区别一味要求洗去石粉的做法是错误的。生产机制砂应该注意的问题严格选择母岩，禁止用风化严重的泥质砂岩或其他山岩加工机制砂 。控制办法就是检测其坚固性与压碎指标, 不合格的不能使用。骨料的制备需要提示注意的是 破碎设备和工艺决定着颗粒的粒形 。对于石
7、灰石等层状沉积岩， 鄂式破碎机和反击式破碎机就容易产生扁平颗粒。推荐的破碎工艺是由鄂式破碎机 圆锥式破碎机 竖轴冲击破碎机组成的加工设备与工艺系统。2011-11-294机制砂的加工制备工艺导致最终产品颗粒形状的优劣而言加工机制砂 关键要有颗粒整形设备 ， 依据 “石碰石 ”原理实现粒形优化，目前主要设备是竖轴冲击式破碎机 。合理的破碎整形设备与配套工艺确保粒形和级配良好。机制砂混凝土性能特征粉,人工砂与河砂相比, 由于有一定数量的石粉 使得人工砂混凝土的和易性得到改善 , 可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性, 使得混凝土易于成型振捣。 这些作用在中低等级混凝土中特别明显 。机制砂
8、混凝土性能特征在混凝土中适量的石粉可以起到填充作用，有利于机制砂混凝土强度提高，但不同强度等级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不同 。机制砂混凝土性能特征机制砂石粉含量增大 机制砂混凝土的 大,渗透系数逐渐减小 。机制砂由于表面比较粗糙, 可以与浆体很好的粘结, 增加水泥石的密实性。机制砂混凝土性能特征对于体积稳定性的影响研究结论不一致，这主要是因为机制砂的品种多样 。总体而言与对混凝土单位体积用水量的影响有关。对于混凝土开裂敏感性而言，具有一定量的石粉，对抗开裂有利。与保水性提高，抗渗性提高有关。机制砂混凝土性能特征机制砂砂MB值的增大导致新拌混凝上早期易于产生塑性开裂、硬化混凝土收缩加剧以及开
9、裂敏感性增强。尤其是当机制砂MB值大于1.45时，对混凝土体积变形性能影响更加显著，对混凝土体积稳定性劣化更加明显。5机制砂混凝土性能特征适量石粉可以改善混凝土的抗冻性，但当石粉对水泥的比例过高时，将使机制砂混凝土的抗冻性劣化。适当石粉可以提高混凝土抗磨性。机制砂混凝土性能特征常温下，适量机制砂中石粉可以改善机制砂砂浆的抗硫酸盐侵蚀性。这主要是从匀质性、密实性的提高而得来。 但不可忽视石灰石粉过量造成的抗冻性、抗低温硫酸盐侵蚀下降现象 。几个相关问题的讨论 石粉石粉也是小于75m 的颗粒，但石粉与天然砂中的泥成分不同、粒径分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同， 石粉与机制砂化学成分相同，适量石
10、粉对混凝土是有益的 。现代混凝土设计理念强调骨料之间空隙最小，密实度最高。几个相关问题的讨论 石粉配制中低强度等级混凝土时很难解决强度富裕过大与工作性之间的矛盾, 人工砂中的石粉很好地解决了这个矛盾 , 即在低水泥用量情况下, 配制出工作性符合要求的混凝土。几个相关问题的讨论 石粉实,机制砂中含有的石粉, 具有充填空隙、包裹砂粒表面、降低骨料间内阻力的作用,使混凝土容易振捣密实 从而提高混凝土的抗渗性和耐久性。 混凝土的单位密度随着石粉含量的增加而提高,其孔隙则随着石粉含量的增加而降低。几个相关问题的讨论 有效水胶比为什么一般情况下，用人工砂比天然砂混凝土水灰比放大0大0.05 后，配制的混凝
11、土强度不但不降，反有提高？6几个相关问题的讨论 有效水胶比结构混凝土性能技术规范关于水胶比如此定义：水 胶 比 (water to binder ratio，w/b)混凝土中骨料 饱和面干 含水量以外的用水量与胶凝材料总量的质量比。饱和面干试模和试验砂子含水的三种状态人工砂天然砂几个相关问题的讨论 有效水胶比张裕民等人做过机制砂与天然砂的电镜分析，观察发现石灰石质人工砂与水泥水化凝胶间结合紧密，界面处无裂缝 。而天然砂与水泥水化界面多有裂缝，16 张照片中，有14张界面有裂缝。有的宽度达122m。几个相关问题的讨论 机制砂的复杂性迄今为止，机制砂众多研究和应用几乎都忽略了一个问题，因而结论各异
12、，那就是机制砂品种众多，性质相差很大。7几个相关问题的讨论 机制砂的复杂性不同岩石种类机制砂性质相差很大，例如玄武岩吸水率就大于石灰岩。即便同一岩石种类的机制砂， 由于加工工艺不同，级配、粒形相差很大，可能表现出完全不同的混凝土性能 。机制砂混凝土配合比选择的原则关于细度模数，机制砂宜取2.6-3.0，不宜大于3.1。关于级配建议在区为宜。空隙率宜控制在42%以下。机制砂混凝土配合比选择的原则关于石粉，硅质砂石粉不宜过大，原则上不宜大于7%，钙质砂则不然，原则上宜取5-15%。主要原因是需水行为不同。机制砂混凝土配合比选择的原则对于中低强度等级混凝土 ，硅质石粉可以控制在7%以下；钙质石粉可以
13、取10-15%，以控制水泥、粉煤灰、矿渣粉用量。土,制,对于高等级混凝土 硅质石粉含量宜严格控制 如果是钙质石粉含量可以控制在7-10%，对降低拌合物粘性具有显著效果。2.01.00泥块含量(按质量计)/%5.03.01.0石粉含量(按质量计)/%类别机制砂混凝土配合比选择的原则石粉含量和泥块含量（MB值1.4或快速法试验不合格）砂率的控制宜在38-44%，具体依据粗骨料空隙率、机制砂级配、混凝土等级高低确定。机制砂混凝土配合比选择的原则机制砂具有碱活性时 ，混凝土矿物掺合料占胶凝材料比例宜为粉 煤灰掺量不低于30%；矿渣粉不低于40%。含气量不低于4.0%，且采用较低的水胶比。机制砂宜采用据
14、以饱和面干骨料的混凝土配合比设计方法 。尤其是吸水率高的机制砂。8机制砂混凝土配合比选择的原则在可以满足施工要求的前提下，使用粉煤灰的中低强度等级混凝土尽可能控制坍落度，例如120-160mm，混凝土匀质性好，浆骨比低，体积稳定性好。粗骨料采用两级配或三级配分别计量投料，保证级配后的松堆 空隙率不大于42%。现场检测， HVFA混凝土坍落度为 125mm时，可相当于 180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不离析或泌水。图显示该混凝土的流动特性，坍落度仅 100mm。地面以上的混凝土充分利用细河砂与尾矿细砂在生产使用机制砂的过程中，应该尽可能利用储量巨大的细河砂与尾矿细砂。这些地区的天然砂、
15、尾矿砂都存在偏细(细度模数小于1.4)的现象。 将人工粗砂和天然或人工细砂按一定比例混合成混合砂应用的工程实例越来越多 ，出现了用机制粗砂和细砂组成的混合砂。这一方法值得关注。充分利用细河砂与尾矿细砂例如天然河砂的表观密度为2670 kg/m3，细度模数为2.1，含泥量2.8%。机制砂细度模数3.7 。细骨料人工砂20%细砂80%人工砂30%细砂70%人工砂40%细砂60%人工砂50%细砂50%人工砂60%细砂40%人工砂70%细砂30%人工砂细砂天然中砂细度模数3.733.002.933.002.722.662.62.12.8充分利用细河砂与尾矿细砂试验编号15-14-1水泥210220粉煤
16、灰140130天然砂432260人工砂432605石子995995外加剂用水量7 1607.4 1734-2 230 130 260 605 995 16788.334-36-59-49-62553003103601301301261262604324204206054324204209959959709709.6 16412.5 16811.8 16014.6 160试验编号3d(MPa) 7d(MPa) 14d(MPa) 28d(MPa)初始坍落度设计强（mm）度等级达设计强度的15-1 13.3 15.2 20.6 26.1 200 C20 1304-1 14.1 21.9 29.3 32.6 220 C25 13011 40 220 C
