人工砂中石粉含量对混凝土性能的影响研究
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 绪论
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人工砂中石粉含量对混凝土性能的影响研究
2.实验材料与实验方法
2.1实验材料
实验所用的水泥为重庆拉法基水泥厂生产的42.5R级普通水泥，具体的性能在下表中表示。
表2.1 P.O 42.5R水泥的化学成分，%（产地：重庆拉法基水泥厂）
材料 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 总碱量 烧失量
普通42.5R 22.02 2.65 6.19 58.99 2.53 2.67 0.70 3.08
表2.2 P.O 42.5R水泥的性能（产地：重庆拉法基水泥厂）
细度
（%） 标准稠度
（%） 初凝时间 终凝时间 安定性
（饼法） 抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa）
3d 28d 3d 28d
0.4 28.4 180min 240min 未见裂纹
未见翘曲 30.9 55.7 5.8 8.8
实验所用的碎石是由两个最大粒径不同的大小石子复配而成的，其性质如下表所示。
表2.3 碎石（5～10mm）的性能（产地：歌乐山）
表观密度(g/cm3) 2680 筛孔尺寸(mm) 筛余质量
(g) 分计筛余
（%） 累计筛余
（%）
堆积密度(kg/m3) 松 散 1385 26.5 0 0 0
紧 密 1485 19.0 0 0 0
空隙率 松 散 48.3 16.0 0 0 0 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 实验材料与试验方法
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(%) 紧 密 45.0 9.50 90 4.5 4.5
含泥量(%) 0.5 4.75 1350 67.5 72.0
产 地 歌乐山 2.36 480 24.0 96.0
筛底 80 4.0
100.0
表2.4 碎石（10～30mm）的性能（产地：歌乐山）
表观密度(g/cm3) 2690 筛孔尺寸(mm) 筛余质量
(g) 分计筛余
（%） 累计筛余
（%）
堆积密度(kg/m3) 松 散 1405 26.5 0 0 0
紧 密 1535 19.0 695 13.9 13.9
空隙率
(%) 松 散 47.8 16.0 1015 20.3 34.2
紧 密 42.9 9.5 2805 56.1 90.3
含泥量(%) 0.7 0.6 430 8.6 98.9
产 地 歌乐山 2.36 35 0.7 99.6
筛底 20 0.4
100.0
所用机制砂为歌乐山生产的石灰岩机制砂，其主要指标如下表。
表2.5 机制砂的性能（产地：歌乐山）
表观密度(kg/m3) 2700 筛孔尺寸(mm) 筛余质量
(g) 分计筛余
（%） 累计筛余
（%）
堆积密度(kg/m3) 松 散 1530 4.75 25 5.0 5.0
紧 密 1610 2.36 148 29.6 34.6
空隙率
(%) 松 散 43 1.18 131 26.2 60.8
紧 密 63 0.6 75 15.0 75.8
含粉量(%) 1.8 0.30 53 10.6 86.4
产 地 歌乐山 0.15 38 7.6 94.0
筛底 30 6.0 100.0 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 实验材料与试验方法
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细度模数
3.4
实验所用外加剂为
2.2实验方法
参考标准《普通混凝土配合比设计规范》（GJG55-2000）再根据重庆本地实际情况，分别设计混凝土强度等级为C30、C40、C60的机制砂混凝土配合比。
2.2.1工作性实验方法
按照设计的配合比拌制机制砂混凝土，按照《普通混凝土拌合物试验方法标准》GB/T-50080中的要求，用坍落度筒测定混凝土的坍落度，如果混凝土的流动性好的话同时还要测量混凝土的坍落度扩展度，同时观察混凝土的粘聚性、有无离析和泌水现象。
2.2.2力学性能实验方法
将测量过工作性的混凝土装入已经准备好的试模内，用于测量混凝土的抗压强度的塑料试模尺寸为100mm×100mm×100mm。将成型好的试模放在振动台上振动、抹平，带模养护一天，在龄期一天时拆模，将试件放入养护室进行养护。分别在压力机上测定混凝土的各个龄期的抗压强度，整个过程需遵照《普通混凝土力学性能试验标准》（GB/T-50081）。
2.2.3干缩实验方法
混凝土的干燥收缩按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验标准》（GB/T-50082）中的规定，本实验采用接触法测量混凝土的干缩率。采用的试件尺寸为100mm×100mm×515mm，在一天带模养护，两天标准养护后在三天龄期时送入干缩室并进行第一次测量，并在后面一次测量数据，计算出干缩率。
2.2.4早期抗裂试验方法
混凝土的早期抗裂试验应根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验标准》GB/T-50082中的规定进行试验。但在本实验中，采用的模具并不是标准尺寸，采用的是600mm×400mm×100mm的钢制模具，有三个裂缝诱导器，其中中间那个最容易诱导，本实验还在模具下面垫上10mm厚度的钢板，以此使混凝土的裂缝更容易出现。本试验同时测定混凝土的失水速率，整个诱导开裂过程为6个小时。
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3．石粉对混凝土工作性的影响
从其它的现有文献资料得知，机制砂中适量的石粉对新拌混凝土的工作性是有好处的，在一定范围内提高机制砂中石粉的含量，在水灰比和胶凝材料用量不变的情况下可以使混凝土的工作性得到提高。表3.1中表示的是混凝土配合比和根据《普通混凝土拌合物试验方法标准》GB/T-50080中的相关规定测定的新拌混凝土的工作性。
从图3.1可以看出强度等级为C30的普通硅酸盐混凝土的坍落度在石粉含量在少于10%时，坍落度随石粉含量的增加而增加，当石粉含量超过10%时，坍落度随石粉含量的增加而降低。造成这种现象的原因可能是石粉的细度接近于水泥的细度，在机制砂混凝土中加入一定量的石粉可以弥补机制砂混凝土中浆体材料
表3.1混凝土配合比和工作性
编号 强度等级 砂中石粉含量/% 配合比 工作性
水泥/(kg/m3) 水胶比 砂率/% 坍落度/mm 扩展度/mm 粘聚性 离析情况 泌水情况
A3
C30 3 360 0.51 0.42 150 差 严重 严重
A7 7 360 0.51 0.42 155 差 严重 严重
A10 10 360 0.51 0.42 170 差 严重 轻微 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 石粉对混凝土工作性的影响
5
A15 15 360 0.51 0.42 165 一般 轻微 轻微
A20 20 360 0.51 0.42 135 一般 无 无
B3
C40 3 430 0.40 0.40 160 差 严重 严重
B7 7 430 0.40 0.40 160 一般 轻微 轻微
B10 10 430 0.40 0.40 180 一般 轻微 无
B15 15 430 0.40 0.40 170 好 无 无
B20 20 430 0.40 0.40 155 粘 无 无
C2
C60 2 550 0.31 0.35 200 520 好 轻微 无
C5 5 550 0.31 0.35 220 545 好 轻微 无
C8 8 550 0.31 0.35 210 520 粘 无 无
C12 12 550 0.31 0.35 190 485 粘 无 无
C15 15 550 0.31 0.35 180 460 很粘 无 无
050100150200A3A7A10A15A20石粉含量坍落度(mm)
图3.1 C30混凝土坍落度
不足的缺陷，增加浆体的总量，特别是在这种胶凝材料较少的低强度等级混凝土中。同时石粉的加入也可弥补机制砂具有棱角性、表面粗糙的缺点，减少集料与机制砂之间的摩擦。从图中发现对于C30混凝土在石粉含量10%时具有最大的坍落度。当石粉含量超过15%时，混凝土的坍落度有一定的下降，原因可能是因为石粉虽然增加了拌合物的浆体面积，减少了集料与机制砂之间的摩擦，但是体系中石粉也要吸收水分，当石粉含量过高时，拌合物体系中总的粉体量增加，粉体与水形成的浆体的稠度增加，混凝土的粘聚性增加，坍落度减小。
从图3.1中可以看出，随着机制砂混凝土中石粉含量的增加，C30混凝土拌合物的粘聚性由差变好，在石粉含量较低时，拌合物的粘聚性很差，石子与浆体有分离现象，在石粉含量在20%时有最好的粘聚性。拌合物的离析泌水情况随石粉含量增加而得到改善，在石粉含量在15%时，离析泌水现象基本消失。由于石重庆大学本科学生毕业设计（论文） 石粉对混凝土工作性的影响
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粉增加了浆体材料，减少了机制砂与集料的摩擦，使混凝土的粘聚性增加，流动性增强，同时石粉也吸收一定量的水分,使其保水性增强。
图3.2表示的是中等强度等级混凝土（C40混凝土）的坍落度与机制砂中石粉含量的关系。其坍落度随石粉含量的变化规律与低强度等级混凝土的相似，都是在石粉含量在少于10%时，坍落度随石粉含量的增加而增加，在10%时达到最大，之后有所下降。但其的变化小于低强度混凝土，原因可能是相对于低强度混凝土C40混凝土所用的胶凝材料要多一些，其形成的浆体要比C30混凝土要多，所以加入相同量的石粉，但对于浆体的影响来说C40要晓得多；同时其本身含有的胶凝材料比C30混凝土要多，其形成的浆体本身就能有很大一部分来润滑集料
050100150200B3B7B10B15B20石粉含量坍落度（mm)
图3.2 C40混凝土坍落度
与机制砂，使其的摩擦减小，有利于坍落度增加。在石粉含量增大到10%以上时，坍落度有一定的降低，原因与C30的的原因相同，都是因为过量的石粉会使其浆体变稠，使其坍落度降低。但是其坍落度降低幅度要小于C30混凝土，原因可能是因为在相同石粉含量的情况下，C40混凝土含有的浆体要大于C30的，相应的它的流动性要好于C30混凝土，在一定程度上能够弥补坍落度的降低，所以它的坍落度的降低幅度要小一些。
C40混凝土体系中随石粉含量的增加，拌合物的粘聚性增加，拌合物的离析泌水现象得到改善。当石粉含量达到20%时，拌合物变得很黏，对工作性不利。在石粉含量达到10%时，拌合物的离析泌水现象基本消失。石粉在其中所起的作用于在C30混凝土中所起的作用基本一致，原因也相同。但石粉对C40混凝土在粘聚性和
