關(guān)于機制砂中石粉作用的研究.pptx

前言由中交四航局承建的云桂鐵路云南段三標段(DK407+070DK473+300)全長64.571km，位于云南省廣南縣境內(nèi)，線路經(jīng)過蓮城、舊莫、珠琳三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。鐵路設(shè)計等級為雙線級，路段旅客列車最高行車速度200km/h預留250km/h，標段內(nèi)共有50個區(qū)間路基段，全長15.228公里；橋梁26座，全長10.93公里；隧道22座，全長38.413公里；預制箱梁249榀。混凝土設(shè)計強度等級C20C50，結(jié)構(gòu)實體用混凝土均為高性能混凝土，局部路基加固處理采用強度大于15MPa的CFG樁。本,標段處于滇桂交界地帶，線路行走于云貴高原與廣西盆地間的斜坡地帶，即兩大地貌單元的過渡區(qū)，沿線地形起伏劇烈，屬典型的山嶺重丘區(qū)，交通運輸極不發(fā)達，沿線河砂嚴重匱乏。該地區(qū)巖石以質(zhì)地堅硬的石灰?guī)r為主，考慮到工程任務中隧道所占比例較大，可充分利用隧道開挖后的石渣，為便于施工管理，降低成本，除預制梁外均采用機制砂拌制混凝土。自2010年5月進場后，對當?shù)夭捎檬規(guī)r生產(chǎn)的機制砂進行檢測，石粉含量普遍較高，細度模數(shù)較大，具體檢測結(jié)果見表1。表1 廣南縣部分石場機制砂抽樣檢測結(jié)果注:細度模數(shù)測試參見JGJ52,-2006表3.1.2-21 試驗材料及試驗方法1.1試驗材料試驗用原材料與實際工程混凝土一致，水泥為云南興建水泥公司生產(chǎn)的興建牌P.O42.5水泥，其物理性能見表2。表2興建P.O42.5型水泥物理性能機制砂采用表1中2號石場生產(chǎn)的細度模數(shù)為3.2，石粉含量12.6%的粗砂。對于機制砂進行試驗室處理，試驗成型時僅使用其中的石粉，具體方法為：機制砂烘干后直接采用行標篩，在振篩機上定時篩分5min，套篩依次為10.0mm（圓孔），5.00mm（圓孔），2.50mm（圓孔），1.25mm（方孔），0,.63mm（方孔），0.315mm（方孔），0.160mm（方孔），0.080mm（方孔），將通過0.080mm方孔篩的石粉收集密封保存后備用，干篩石粉制樣完成。采用上述行標套篩和同一石場相同的機制砂，制取水洗后石粉。先將機制砂浸泡6h后，在套篩上使用大量水沖洗，收集所有通過0.080mm方孔篩的石粉料漿，沉淀6小時后去除上層清水，然后烘干至恒重。采用木棍在托盤內(nèi)將烘干后結(jié)塊的石粉碾碎，過0.080mm方孔篩，并對未能通過的石粉團塊重復用木棍碾碎，過篩，直至全部通過。收集上述通過0.080mm方,孔篩的粉料，再次過篩混勻，密封保存后備用，水洗石粉制樣完成。1.2試驗方法依照國家標準GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）在實驗室配制砂漿，砂采用ISO標準砂。對于機制砂中的石粉通過干篩和水洗兩種方式提取，烘干打散后將這部分未經(jīng)粉磨而粒徑小于0.08mm的石粉視為混合材，按照5%，10%，13%，17%，23%的比例加入到水泥中成型試件，標準養(yǎng)護3天后測試其抗折和抗壓強度。2 試驗結(jié)果及分析2.1摻入石粉后物理力學性能的變化小于0.08mm的石粉，雖然沒有經(jīng)過粉磨，但,具有礦物摻合料的一般特性。例如，細度與水泥相近，作為一種非活性材料即使沒有參與水泥水化，同時也不考慮存在二次水化和改善界面，但由于這些石粉微粒本身都具有較高的強度，其在水泥石中可起到骨架作用，不同比例的石粉摻入后，并未大幅度降低早期強度。對于石粉的摻入，早期主要體現(xiàn)出微集料效應，通過干篩和水洗兩種不同方法制備的石粉對力學性能的影響見圖1和圖2。干篩后獲得的石粉似乎體現(xiàn)出更高一點的“活性”，推測與水洗后石粉新生成的表面由于吸附等原因?qū)е卤砻婺芟陆涤嘘P(guān)。圖1機制砂石粉含量膠砂抗折強度(3d)的影響圖,2機制砂石粉含量膠砂抗壓強度(3d)的影響2.2石粉作為礦物外加劑的摻入形式如果將石粉視為水泥以外的礦物外加劑，計入膠凝材料總量，其摻入形式可能為等量取代、等強取代和超量取代。1.等量取代即膠凝材料摻量不變，用石粉取代部分水泥。2.等強取代即取代后膠凝材料總量由強度決定。3.超量取代即膠凝材料的總量增加，但純水泥的用量可以減少。礦物摻合料摻量通常大于配合比中膠凝材料總量的5%，能改變或影響新拌混凝土和硬化混凝土性能，在配制混凝土時加入較大量的礦物摻合料，可降低溫升，改善工作性能。對于,石粉，屬于非活性材料，采用等量取代意味著存在強度較單純采用水泥低的風險。2.3混合材與摻合料通常水泥熟料中CaO含量為6267%，加入石膏粉磨后，如果再加入其它礦物外加劑，此時稱作在水泥中參加混合材。同樣的礦物外加劑，在攪拌站或工地施工現(xiàn)場加入時，稱為摻合料。石灰石粉作為混合材在我國是允許的，摻入量的限制見表3，但作為摻合料較為罕見。表3 國標水泥中石灰石允許摻量水泥中加入石粉，即使未明顯影響比表面積，強度等指標，但也會伴隨著燒失量增高、標準稠度用水量變化等其它副作用。在未摻入石灰石粉的P.,水泥中，加入8%的石灰石粉后，如果燒失量能夠滿足要求，仍是合格的P.O水泥。2.4石粉含量對現(xiàn)場混凝土施工的影響通過大量試驗筆者發(fā)現(xiàn)，膠砂早期強度對石粉含量較敏感，機制砂石粉含量對于28d膠砂強度影響微乎其微?，F(xiàn)場混凝土施工過程中，機制砂石粉含量對混凝土的工作性能影響顯著，硬化后混凝土性能單從鐵路上規(guī)定的56d強度方面看未見明顯差異?；炷两?jīng)過充分攪拌后，采用石粉含量不同的機制砂拌制的混凝土均不會出現(xiàn)硬化混凝土石粉在界面富集程度不同的現(xiàn)象。機制砂中未經(jīng)粉磨的石粉對混凝土工作性能的影響同其它摻合,料基本一致，也存在對外加劑的飽和點與水泥不一致的情況。機制砂在混凝土配合比中，每立方用量一般在800kg左右，石粉含量每變化一個百分點，就相當于有8kg的石粉出入，完全清洗干凈的不含石粉的機制砂和石粉含量在5%的機制砂每方相差40公斤。工程上采用的機制砂石粉含量要求低于10%，現(xiàn)場一般對于石粉含量高于試配時采用的機制砂，為滿足工作性能要求，采用增大用水量或提高外加劑摻量的方式來解決。增大用水量的方法可認為是石粉作為超量取代的極端體現(xiàn)，也存在強度、耐久性指標難于滿足要求的風險，同時也與施工規(guī)范相違,背。提高減水劑用量除增加成本外，往往會顯著提高混凝土強度，對日后強度統(tǒng)計評定不利。 3 結(jié)論與展望（1）機制砂中石粉作為混合材，干篩的石粉比水洗后獲得的石粉早期強度略有提高。（2）石粉含量的波動，對于混凝土各項性能指標的影響難于通過現(xiàn)場調(diào)整予以消除。礦物外加劑在上個世紀30年代開始應用，在相當長的一段時間里研究進展非常緩慢。粉煤灰等工業(yè)廢渣只是被當作節(jié)省水泥、降低成本的一種措施，人們對其應用普遍持消極態(tài)度，甚至認為礦物摻合料的摻入是以犧牲混凝土性能為代價的，有偷工減料的嫌疑。直到20世紀70年代,，能源危機、環(huán)境污染以及資源枯竭問題的出現(xiàn)，工程界對粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢渣進行利用的研究風起云涌，伴隨著耐久性，高性能混凝土等新概念的提出，摻合料更是成為混凝土中不可缺少的第六組分。目前我國現(xiàn)行標準中，對于未經(jīng)粉磨的機制砂中的石粉含量仍然有非常嚴格的限制，為滿足規(guī)范要求，真空除塵，水洗等針對石粉含