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 近年来，由于我国基础设施建设的大规模开展，河砂作为混凝土中重要的组成部分，已被过度开采并使用。随着河砂资源的日渐枯竭，使用机制砂替代河砂应用到混凝土中，已受到广泛的重视和推广。机制砂有别于河砂的一个特点是其在加工过程中会产生的粒径小于0.075mm的石粉。适量的石粉能够填充骨料之间的空隙，增加混凝土的密实性，从而改善混凝土的和易性。但是过量的石粉会造成混凝土拌合物需水量的增加，使拌合物变得干稠，严重影响混凝土的性能。本文通过配制C25、C40、C60三种强度等级的混凝土，改变机制砂中的石粉含量(其中C25调配石粉含量为4%、7%、10%、13%，C40调配石粉含量为5%、8%、11%、14%，C60调配石粉含量为3%、6%、9%、12%)，研究不同石粉含量对同一强度等级混凝土和易性、抗压强度、抗氯离子渗透性能、早期开裂的影响程度和规律，确定这三种强度等级混凝土中机制砂石粉含量的合理范围并分析其机理。

1试验原材料

 (1)水泥：选用海螺P·O42.5水泥，3d抗压强度24.3MPa，28d抗压强度47.1MPa，比表面积341m2/kg。

 (2)机制砂：选用花岗岩机制砂，符合I区连续级配，细度模数为2.9，石粉含量为6.2%，紧密堆积密度为1660kg/m3。试验过程中，根据所需的石粉含量进行筛除石粉或者添加石粉。

 (3)碎石：选用粒径为(5－25)mm连续级配碎石，表观密度2670kg/m3，针片状含量为7.0%，压碎指标为8.0%。

(4)粉煤灰：选用福建新源粉煤灰开发有限公司生产的II级粉煤灰，各项性能符合标准要求。

(5)外加剂：选用厦门科之杰生产的缓凝高效减水剂，各项性能符合标准要求。

2试验配合比

3试验方法

 混凝土拌合物和易性试验依据标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080－2016)进行；混凝土抗压强度试验依据标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081－2002)进行；混凝土抗氯离子渗透性能(RCM法)及早期开裂试验依据标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082－2009)进行。

4试验结果与性能分析

4.1试验结果

4.2性能分析

4.2.1石粉含量对混凝土拌合物性能的影响

 石粉含量对C25、C40、C60混凝土和易性方面影响的规律是一致的，适量的石粉是可以改善混凝土的和易性，过少或过量都会对混凝土产生不利的影响。对C25来说，石粉含量在7%－13%范围内，混凝土拌合物的和易性较好；对C40来说，石粉含量在8%－11%范围内混凝土拌合物和易性较好；对C60来说，石粉含量在3%－6%范围内时混凝土拌合物和易性较好。

 原因分析：在中、低强度混凝土中，胶凝材料用量较少，石粉的加入恰好能够弥补机制砂表面粗糙、空隙率大对混凝土流动性产生的不利影响，石粉在混凝土中形成了浆体，起到了润滑剂的作用，一定程度上增加了混凝土的流动性，并改善了混凝土的粘聚性及保水性。在高强混凝土中，由于水胶比较低，丰富的胶凝材料足以使混凝土达到较好的流动性、粘聚性及保水性，过多的石粉反而会吸收一部分自由水，造成浆体的粘稠度过大，减小了混凝土的流变性能，使混凝土的流动性降低。

4.2.2石粉含量对混凝土抗压强度的影响

 在适量的石粉含量范围内，混凝土28d抗压强度值是随着石粉含量的增加而增大，超过一定的范围后，抗压强度会有所降低。从C25来看，石粉含量10%时混凝土28d抗压强度值，；从C40来看，石粉含量为8%时混凝土28d抗压强度值；从C60来看，石粉含量为6%时混凝土抗压强度达到值。

 原因分析：本次试验所用的花岗岩石粉是一种非活性的惰性材料，它本身不参与水泥的水化，石粉在其中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密实度，改善混凝土中孔隙特征以及浆－集料界面，从而提高了混凝土的强度。而过多的石粉会造成混凝土中骨料颗粒级配不合理，减弱了水泥浆与骨料所形成的骨架作用，反而使混凝土密实性降低，混凝土强度也随之降低。

4.2.3石粉含量对混凝土抗氯离子渗透性的影响

 C25混凝土抗氯离子渗透性能均一般，但会随石粉含量的增加有所提高；C40混凝土中当石粉含量为11%时，抗氯离子渗透性能；C60混凝土中石粉含量为6%时，抗氯离子渗透性能。

 原因分析：低强度等级混凝土中胶凝材料用量较少且水灰比较大，石粉含量的增加，丰富了混凝土的浆体量，填充了一部分空隙，增强了混凝土的密实程度，从而提高了混凝土的抗渗性能。较高强度等级混凝土胶凝材料丰富，混凝土内部相对密实，连通毛细管道较少，适量的石粉有利于水泥石结构和界面的粘结，增强了混凝土内部的结构，使得混凝土的抗渗性能得到提高。当石粉含量的超过一定范围时，造成混凝土中粉体浆量过多、骨料颗粒级配不合理，因此混凝土抗渗性会开始降低。

4.2.4石粉含量对混凝土早期开裂性能的影响

 从表2可以看出，各强度等级混凝土中，随着石粉含量的增加，混凝土早期开裂现象均有所加剧。在C25混凝土中，混凝土早期开裂现象受石粉含量变化的影响较小；在C40混凝土中，当混凝土石粉含量超过11%时，混凝土早期开裂现象加剧严重；在C60混凝土中，当混凝土石粉含量超过6%时，混凝土早期裂纹增长迅速。

 原因分析：石粉吸附了混凝土中的自由水，随着石粉含量的增加，吸附比例也随之增加。混凝土在风的作用下水分流失迅速，使混凝土变干，加剧了混凝土的干缩现象，混凝土开裂面积增大。

5结论

 适量的石粉对于机制砂混凝土是有益的，当石粉含量在合理的范围内时，混凝土拌合物和易性得到改善，粘聚性和保水性得到提高，流动性变大；适量的石粉填充了混凝土中的内部孔隙，增加了混凝土的密实性，使混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性能得到一定的提高；石粉含量增加，会造成混凝土需水量增大，加剧混凝土干缩现象，从而引发早期裂纹的产生。

 综合上述试验结果可知：低强度等级混凝土(C25)的合理石粉含量在10%～13%之间；中等强度等级混凝土(C40)的合理石粉含量在8%～11%之间；高强混凝土(C60)的合理石粉含量在6%～9%之间。