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机制砂岩性和级配对混凝土性能影响的研究

程成

  由于近二十年的大规模基础设施建设,作为混凝土原材料之一的天然砂资源消耗量巨大,优质天然砂在许多地方已近枯竭,且常年的乱采乱挖,造成了严重的自然生态破坏。在这种大背景下,中国正快速进入使用机制砂石进行工程建设的新时期。与天然砂相比,机制砂不仅岩性种类繁多,特性不同,而且级配曲线偏Ⅰ区、中间颗粒偏少、孔隙率偏大、形貌不圆滑,石粉或者泥粉含量高。不了解和明确机制砂岩性及其合理级配,容易造成新拌混凝土工作性不良、硬化混凝土强度低和由于耐久性差引起的使用年限短等一系列问题,严重制约着机制砂的推广和应用。本课题针对机制砂的岩性和级配进行研究。主要研究内容和结果如下:(1)在石粉粒度分布基本一致的前提下,使用流变仪研究机制砂石粉不同岩性不同掺加量时对水泥浆流变特征的影响。研究结果表明:石粉作为掺合料等质量取代水泥配制水泥浆的流变特征曲线符合Bingham模型;总体来看,随着石粉掺加量的提高,凝灰岩、花岗岩和片麻岩等石粉组的屈服应力和塑性黏度增大,安山岩、石灰岩和石英岩等石粉组的屈服应力和塑性黏度降低;6个石粉组的滞后环面积大小的变化曲线为先升高后降低,但拐点各不相同。这些影响可能是由石粉的颗粒形貌、对水和减水剂的吸附性及石粉表面能等指标不同造成的。(2)在相同级配和粒形的条件下,选取六种常见岩性的机制砂,研究机制砂岩性对胶砂和混凝土性能的影响。分析试验数据可知:不同岩性机制砂对胶砂和混凝土的和易性影响与机制砂颗粒表面织构、石粉对减水剂的吸附性、吸水率相关性较大,且钙质机制砂整体上优于硅质;颗粒表面织构不平整,石粉对减水剂吸附性大的的花岗岩、凝灰岩和片麻岩机制砂对胶砂和混凝土的和易性影响较大,与减水剂适应性较差;不同岩性机制砂的表面织构、石粉对减水剂的吸附性、吸水率等指标能够影响胶砂和混凝土的强度以及混凝土的抗碳化性能,但是影响不显著。(3)选取具有高吸附性的片麻岩机制砂,在一个初始级配的基础上,达到同样流动度,分别按照分计筛余为0%、3%、6%、9%、12%调整0-0.15mm的掺加量,分别按照分计筛余为5%、8%、11%、14%、17%调整0.15-0.3mm的掺加量来研究细颗粒不同掺加量对胶砂性能的影响。通过分析胶砂组试验数据,选取状态较好的3组机制砂级配分别配制强度等级为C30和C50的混凝土来研究细颗粒不同掺加量对混凝土性能的影响。试验结果表明:随着小粒径颗粒含量的增加,减水剂用量提高,胶砂抗折强度和混凝土劈裂抗拉强度降低,而胶砂和混凝土的抗压强度先升高后降低,对混凝土的碳化深度有影响但不显著;颗粒粒径越小,其含量变化对胶砂和混凝土性能影响越显著。……   
[关键词]:机制砂;岩性;级配;流变;胶砂;混凝土;性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京建筑大学2018年