机制砂细粉含量对混凝土力学性能影响研究.docxVIP

本研究通过设置5种不同机制砂细粉含量，在相同配合比条件下，系统地研究不同细粉含量条件下机制砂混凝土强度及变形性能变化规律，并基于强度及变形特性，得到机制砂细粉含量优化区间，为机制砂混凝土中机制砂细粉含量的调控提供借鉴。

1?试验概况

1.1?试验材料

水泥为42.5级复合硅酸盐水泥，初凝时间2.46?h，终凝时间4.9?h，安定性合格，标准稠度用水量26.4?%。细骨料为石灰岩机制砂，细度模数2.9，堆积密度1?634?kg/m3，表观密度2?700?kg/m3。粗骨料为碎石骨料，最大骨料粒径40mm，含小石5~20?mm与中石20~40?mm的二级配，二者质量之比为1∶1。粗骨料堆积密度1?602?kg/m3，表观密度2?673?kg/m3。混凝土拌和用水为普通自来水。

1.2?试验设计与方法

试验控制因素为石灰岩机制砂细粉含量，试验混凝土水灰比为0.55，试验配合比见表1。机制砂细粉含量设置5种，分别为0?%、5?%、10?%、15?%、20?%。不同细粉含量机制砂混凝土分组见表2。

表1?试验配合比?kg/m3

表2?不同细粉含量机制砂混凝土分组

研究的指标包括混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量。通过筛分得到不含细粉的机制砂，再按照预设细粉含量配置不同细粉含量的机制砂。

在混凝土配合比保持不变的条件下，按照预设机制砂细粉含量，形成不同细粉含量机制砂混凝土。混凝土试件标准养护28?d后，进行抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量检测。

试验严格按照SL/T?352—2020《水工混凝土试验规程》进行。每组6块150?mm×150?mm×150?mm的立方体试件和5块?150×300?mm的圆柱体试件，其中，3块立方体试件用于抗压强度检测，3块立方体试件用于劈裂抗拉强度检测，5块圆柱体试件则用于静力抗压弹性模量检测。

2?试验结果与分析

2.1?细粉含量对抗压强度影响规律

通过不同细粉含量机制砂混凝土抗压强度试验，得到0?%、5?%、10?%、15?%、20?%5种细粉含量混凝土抗压强度试验变化规律。采用不同细粉含量作为横坐标，抗压强度作为纵坐标，绘制混凝土抗压强度随细粉含量变化的曲线，如图1所示。由图1可知，在相同配合比条件下，机制砂细粉含量0?%~5?%范围内，混凝土抗压强度随细粉含量增加而增大，机制砂细粉含量5?%~20?%范围内，混凝土抗压强度随细粉含量增加而减小，细粉含量5?%为转折点，此时混凝土抗压强度达到最大值，增幅为4.91?%。随着细粉含量的持续增加，混凝土抗压强度降低。当细粉含量为10?%时，抗压强度降幅为0.78?%，而细粉含量增至20?%时，抗压强度降幅达到3.88?%。说明在相同配合比条件下，适量细粉的掺入能够有效提高混凝土抗压强度。说明仅考虑混凝土抗压强度变化时，细粉含量在10?%范围内对混凝土抗压强度是存在增益效应的。

图1?不同细粉含量下抗压强度变化曲线

2.2?细粉含量对劈裂抗拉强度影响规律

通过试验获得不同细粉含量机制砂混凝土劈裂抗拉强度试验数据，整理得到0?%、5?%、10?%、15?%、20?%?5种细粉含量混凝土劈裂抗拉强度试验变化规律。混凝土劈裂抗拉强度随细粉含量变化曲线如图2所示。由图2可知，在相同配合比条件下，机制砂混凝土劈裂抗拉强度随着细粉含量变化趋势与抗压强度相似。即劈裂抗拉强度随着细粉含量的增加先增大后减小，转折点细粉含量为5?%。混凝土劈裂抗拉强度最大增幅为7.91?%，发生条件为细粉含量5?%。随着细粉含量的持续增加，劈裂抗拉强度减小。细粉含量为10?%时，混凝土劈裂抗拉强度降幅为1.6?%，而细粉含量为20?%时，混凝土劈裂抗拉强度降幅达到9.11?%，适量细粉的掺入能够有效提高混凝土劈裂抗拉强度。

图2?不同细粉含量下劈裂抗拉强度变化曲线

在相同配合比下，细粉含量在10?%范围内对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度均存在增益效果，超过该范围将对混凝土强度起到削弱作用，且降幅随细粉含量的增加逐渐增大。机制砂细粉的填充作用可以改善混凝土密实性。机制砂细粉也可作为水泥水化产物的成核基体，与水化物发生反应，促进水化反应，以提高混凝土的强度。当细粉含量较高时，混凝土内部比表面积增加，需水性提高，流动性大，导致混凝土强度下降。

2.3?细粉含量对弹性模量影响规律

通过试验获得不同细粉含量机制砂混凝土静力抗压弹性模量试验数据，整理得到0?%、5?%、10?%、15?%、20?%?5种细粉含量混凝土弹性模量试验变化规律，如图3所示。由图3可知，在相同配合比条件下，机制砂拌和混凝土细粉含量对混凝土弹性模量影响效果显著，即随着细粉含量的增加，混凝土弹性模量呈递减趋势，且递减效果逐渐减弱。细粉含量从0?%增加到5?%的过程中，混凝土弹性模量快速下降，之后下降变缓，并逐渐趋于稳定。