人工砂石粉对混凝土性能的影响

．不同细度石粉对混凝土性能的影响早期的研究多直接采用人工砂生产过程中得到的粒径颗粒小于80m或0.16mm的石粉，石粉中粒径小于45m的颗粒较少，石粉细度较粗，研究结果多认为石粉属于惰性材料，主要起改善骨料级配，填充砂子与水泥之间的空隙。相应地，研究得到的人工砂中最优石粉含量也较低，以应用于水工混凝土或碾压混凝土的人工砂为例，推荐的最优石粉含量(0.16mm)多在15%左右，但此时人工砂中粒径小于80m的石粉含量可能只有5%左右，石粉含量超过最优含量后，配制的混凝土性能显著下降。且随着石粉含量增加，混凝土干缩增加。当石粉粒径小于45m时，石粉的活性可以较明显地表现出来，石粉粒径越小，其活性越高。刘数华等人曾采用粒径主要在5m以下的石灰石粉研究石灰石粉对水泥浆体填充效应和砂浆孔结构的影响，结果表明，比水泥颗粒更细的石灰石粉，能够很好地填充水泥浆体中的孔隙，改善浆体的颗粒级配，使浆体更为密实；当砂浆含有石灰石粉时，由于石灰石粉具有填充效应，能有效改善砂浆的孔结构，降低孔隙率。此时，由于用水量降低，砂浆中掺人一定量的石灰石粉替代水泥对砂浆早龄期的干缩影响较小，且随龄期增加，石灰石粉有减小砂浆干缩的作用，石灰石粉掺量越高，砂浆的干缩越小。张大康进行的高细石灰石粉用作水泥混合材料的试验研究结果表明，含有大量10m以下颗粒的高细石灰石粉，掺入水泥后可以明显改善水泥的颗粒群分布，减小水泥颗粒堆积空隙率，从而提高水泥的早期强度、减小水泥的标准稠度用水量。李新宇等人开展的多元胶凝粉体研究结果表明，采用比表面积l000㎡/kg左右的石灰石粉作为掺合料的一部分，可以降低混凝土单位用水量和水泥用量，降低同强度混凝土绝热温升，同时减小水化产物中的片状Ca(OH)2含量，使水化产物结构更加致密。由此可见，石粉在混凝土中所起的作用与其细度密切相关。当石粉颗粒细到一定程度时，可以有效改善以水泥为主的胶凝材料的颗粒级配，降低混凝土单位用水量，并填充水泥浆体中的孔隙，使水泥浆体更致密，从而改善混凝土性能。部分岩石用于轧制人工砂时石粉含量较高，其中含有大量粒径小于45m的颗粒，如锦屏二级水电站大理岩人工砂，最高石粉含量超过25%，但其石粉中小于45m的颗粒含量大于80%，此时如严格按照规范要求限制大理岩人工砂中的石粉含量，将会造成大量微细石粉浪费。2．不同岩性石粉对混凝土性能的影响不同岩性母岩轧制的人工砂中石粉含量存在较大差异，如玄武岩制砂得到的人工砂中石粉含量就较低，而性脆的辉绿岩、强度较低的片麻岩和大理岩等制砂得到的人工砂中石粉含量就较高，大多在20%以上；且不同岩性石粉的自身性能也存在较大差异。百色水利枢纽工程采用的辉绿岩轧制人工砂，因辉绿岩母岩硬度高、性脆，加工出的人工砂中石粉含量较高，且其中含有大量的粒径在几微米的颗粒，原始干燥状态下筛得的辉绿岩石粉由于受表面分子作用力（范德华力）或静电作用力（如制砂过程中产生的电荷）的影响，颗粒间相互吸附黏结；经水润湿后筛得的辉绿岩人工砂石粉，在水和外部机械力作用下，颗粒间产生的分子黏结力、毛细管黏结力和内摩擦力，使石粉微粒黏结成球粒，经水浸泡后静置干燥，可以结成具有相当强度的硬块，与硅粉加水静置干燥后的状态类似。而工程中常用的花岗岩石粉和石灰石粉加水静置干燥后虽能保持结块状态，但一触即散。与此同时，因辉绿岩母岩中含有一定量的绿泥石、黝帘石等蚀变物，母岩中K2O、Na2O含量较高，石粉与水接触后易溶出可加速水泥早期水化进程的Na+，辉绿岩石粉需水量比高达107%，与常见石灰石粉的需水量比小于100%存在本质区别；且该石粉使净浆的凝结时间大大缩短。苗尾水电站片麻岩石粉，因母岩中的云母含量高达35%左右，导致石粉中的云母含量达到40%，且石粉中粒径小于0.08mm的颗粒占石粉质量的55.9%，粒径小于45m的颗粒占石粉质量的31.2%，采用片麻岩人工砂配制混凝土时，增加到18%时，混凝土单位用水量随石粉含量增加而增加，混凝土拌和物性能则逐渐变差，与其他工程常用的石粉对混凝土单位用水量和拌和物性能的影响规律存在较大差异。锦屏二级水电站大理岩是一种碳酸盐变质岩，主要由方解石组成，其化学组成与工程中常用的石灰石粉相近，需水量比96%，接近I级粉煤灰，石粉中部分粒径较小的微细颗粒可当掺合料使用。为此，可适当提高人工砂中的石粉含量限值。