石灰岩机制砂形貌特性及机制砂自密实混凝土性能研究

摘要

砂作为细骨料，是混凝土的主要组分，混凝土的配制用砂主要包括两类：机制砂和天然砂。天然砂，在短时间内不可再生，而机制砂，在山区较多、原材料丰富地区，其生产应用，将从根本上解决天然砂资源枯竭等问题。自密实混凝土作为“ 绿色环保理念”下的产物，因其高流动性、较高抗离析泌水性、高抗劣化性能和良好的耐久性能，能较好地满足了配筋密集等复杂工程成型的要求，在一些复杂工程和特殊工程得到了应用与推广。目前对自密实混凝土的配制所采用的细骨料要求很高，而国内生产的机制砂的质量参差不齐，机制砂的粒形较为不规则、粗糙度较大而且表面形貌较为复杂，较难满足自密实混凝土配制要求。 本文选取了长宽比、圆度、丰满比、球度和分形维数五个参数来表征细骨料的形貌特性，基于数字图形处理（Digital Image Processing，DIP）技术和分形理论定量测定了相关参数。结果表明，河砂形貌接近球体，破碎后的机制砂粒棱角明显、形态不规则，差别较大。机制砂生产过程中，需要对机制砂进行整形处理，本文对整形后的石灰岩机制砂圆度、长宽比、丰满比、球度及分形维数的建议取值分别为：0.88~1.00、0.74~1.00、0.97~1.00、0.82~1.00和1.010~1.025。 在机制砂自密实混凝土性能研究中，选取了西南地区分布较为广泛的石灰岩机制砂作为研究对象。研究表明，石灰岩机制砂石粉含量对混凝土性能的的影响存在一定的规律，石粉含量存在一个最佳值。提出了对于中强度机制砂自密实混凝土，石粉含量建议为 6%~16%，对于高强度机制砂自密实混凝土，石粉含量建议为 6%~12%；调节机制砂中大于1.18mm和小于1.18mm颗粒的比例可以改善机制砂自密实混凝土的级配；砂率在39%~42%范围内时，石灰岩机制砂自密实混凝土工作性能良好。 对石灰岩石粉在机制砂自密实混凝土中的作用机理研究中得出，石粉的掺入延长了胶凝材料水化反应的溶解期，随着石粉掺量的增加，胶凝材料的诱导期及加速期的时间都相应的减少。添加石灰岩石粉后，硬化水泥浆体中没有检测到水化碳铝酸钙，并且有大量未参与反应的石粉的存在，说明了石粉对水泥水化反应的促进作用要远远小于硅灰及粉煤灰的促进作用。

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