随着现在原材料成本的急剧上升，矿物掺合料价格上涨，市场迫切需求一种容易获取且又价格低廉的优质新型辅助胶凝材料。骨料加工过程中会得到的大量的石粉，作为废弃物堆积，既占用了场地又污染了环境。石粉对机制砂混凝土性能影响显著，机制砂中含有一定量的石粉可以增加浆体的体积、改善混凝土和易性，填充混凝土骨料间的空隙、提高混凝土密实度；如果能将其稍做加工，作为辅助胶凝材料使用，替代日益紧缺的且价格相对昂贵的掺合料，对于解决实际工程的原材紧缺问题、降低工程造价和环保等将有重大的现实意义。本文首先测试陕西地区石粉细度、流动度比和活性指数等物理参数，基于测试结果进一步研究了石粉参数对混凝土工作性能及力学性能的影响，这样可以进一步拓宽中石粉在混凝土中的应用领域，并且具有很大经济性和环保效益，有利于生态保护和可持续发展。（1）试验采用P·O42.5普通硅酸盐水泥（代号C），物理性能见表1。（2）试验用F类Ⅱ级粉煤灰（代号Fa），其性能指标：细度22.3%、需水量比99%、烧失量2.3%、SO3含量1.5%、活性指数75.8%。（3）试验用为碎石（代号G），粒径范围为(5～31.5)mm、压碎指标10.8%；机制砂（代号S）主要成分为石灰岩和砂岩，细度模数3.0，石粉含量4.3%，泥块含量0.2%；（4）混凝土试验用减水剂为陕西科之杰新材料有限公司生产聚羧酸高效减水剂，减水率22.5%。（5）试验选用陕西地区常见的6种石粉（编号为F1～F6）样品，其主要物理指标见表2，微观形貌如图1所示。从表2可以看出，6种石粉中细度最小的是F6，最大为F5，由此可推断出，石粉F6比表面积大，而F5与之相反；MB值最小为F6，最大为F1，流动度比最大为F6，最小为F3。图1是6种石粉的微观形貌SEM照片，由图1可以看出，6种石粉的棱角分明，其中，F6样品粒径分布更均匀且颗粒最小，与细度的数据是一致的。试验采用的混凝土基准配合比见表3，分别采用6种石粉替代40%、50%和60%粉煤灰用量，其他用量保持不变，研究不同石粉掺量对混凝土工作性能和力学性能的影响。其中，石粉分别占胶凝材料总量的12%、15%和18%。混凝土拌合物性能测试参照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，进行坍落度和扩展度的测试，混凝土力学性能测试参照GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行测试。分别采用6种石粉替代40%、50%和60%粉煤灰用量，其他用量保持不变，研究不同石粉掺量对混凝土流动性能影响，测试结果见图2。从图2可以看出，不掺石粉（F0）的混凝土初始扩展度为540mm、2h损失后为520mm；与不掺石粉相比，当石粉替代粉煤灰比例为40%、50%和60%时，F2、F4和F6的混凝土初始扩展度都出现增加，而F3都出现减少，整体趋势是一致的。其中，与40%替代量相比，50%和60%替代量的混凝土粘聚性更好、浆体厚，但是流速更慢，说明石粉掺入不宜过多，否则会造成混凝土流速变慢；其中，当石粉替代量为50%和60%时，F4基本上无损失，但是F5在2h经时损失较大。可能是F5对减水剂的吸附能力强，导致后期混凝土损失加快。分别采用6种石粉替代40%的粉煤灰用量，其他用量保持不变，研究不同石粉对混凝土流动性能影响，测试结果见表4。由表4可以看出，石粉45μm筛余率大小顺序为：F5＞F3＞F4＞F1＞F2＞F6，混凝土坍落度大小顺序为：F2＞F6＞F1＞F3＞F4＞F5＞F0，由此可见，随着石粉筛余率增加，混凝土坍落度呈现减小的趋势，这可能是由于纯机制砂粘聚性差，浆体很难包裹住骨料，导致流动差；石粉越细，混凝土包裹性越好，能更充分地填充混凝土内部的孔隙，并起到滚珠润滑作用，使混凝土流动性增加。分别采用6种石粉替代40%的粉煤灰用量，其他用量保持不变，研究不同石粉对混凝土流动性能影响，MB值从左到右逐渐增大，测试结果见图3。从图3可以看出，MB值的大小对混凝土的流动性的影响不大，混凝土初始扩展度随MB值增大而减小，这是因为MB值越大，石粉对外加剂吸附力越强，混凝土所需的用水量和掺量更多，而达到相同扩展度，掺量和用水量不够，导致混凝土初始扩展度不够且2h经时损失也会加快。其中，F3对混凝土的初始扩展度和2h经时损失影响较大，需要结合其他的因素进行分析。分别采用6种石粉替代40%、50%和60%粉煤灰用量，研究其对混凝土7d、28d抗压强度的影响，测试结果见图4。由图4可见，不掺石粉的混凝土28d抗压强度为42.5MPa，石粉加入掺量为40%、50%、60%时，F1样品的28d抗压强度都是最低，分别为38.7MPa、39.8MPa和41.2MPa，而F6样品的28d抗压强度最高，分别为51.1MPa、50.5MPa和50.3MPa，与不掺石粉的相比，F1样品28d抗压强度下降2.6MPa，F6样品28d抗压强度增长8.1MPa。其它样品的混凝土7d和28d抗压强度都呈现增长，提高1～9Mpa左右；这主要是因为石粉在混凝土中起到填充作用，使混凝土的孔隙率降低，提高了混凝土的致密性，从而提高了混凝土强度。性能的影响当石粉掺量为40%时，研究不同细度石粉对混凝土抗压强度的影响，测试结果见图5（，细度从左到右逐渐变粗）。由图5可见，加入石粉后，除了石粉F1,其他样品的7d、28d抗压强度都呈现增加，这是由于石粉能更充分地填充混凝土内部的孔隙，提高混凝土密实度，减少有害孔的数目，从而提高了混凝土抗压强度。其中，F6增加的幅度最大，7d、28d抗压强度分别比不掺石粉的混凝土提高了34.4%和21.2%。石粉越粗，混凝土抗压强度的增加幅度越小，这可能由于细度越粗，填充混凝土细颗粒减少，降低混凝土内部密实性，导致混凝土7d、28d抗压强度增长幅度降低。当石粉掺量为40%时，研究不同石粉MB值对混凝土抗压强度的影响，测试结果见图6（MB值从左到右逐渐增大）。由图6可见，石粉MB值对抗压强度的影响较大，随着MB值的越大，混凝土7d和28d抗压强度呈现减小的趋势。其中F1石粉MB值为4.59时，混凝土7d和28d抗压强度最低，为30.1MPa和38.7MPa，比不掺石粉的混凝土降低7.9%和9.85%，而F6石粉样品MB值为0.8时，混凝土7d和28d增长幅度较大。通过测试陕西地区6种石粉的细度、MB和活性指数等物理参数，研究了石粉参数对混凝土性能的影响，结果如下：（1）石粉的加入可以提高混凝土的粘聚性，有利于改善混凝土的和易性。（2）石粉掺量对混凝土工作性能影响较大，随着石粉掺量的增加，混凝土的流动性呈现增长趋势，但是需要控制一定的掺量。（3）石粉细度对混凝土坍落度有一定的影响，随着石粉筛余率的增加，混凝土坍落度呈现减小的趋势。（4）MB值的大小对混凝土的流动性的影响不大，混凝土初始扩展度随MB值增大而减小。（5）适量的石粉对混凝土抗压强度有一定的提升，但是对后期的抗压强度有一定的影响，因此，需要控制石粉的掺量以及MB值。（来源：《陕西建筑》2022.05）
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