浅谈粗骨料表面包裹石粉对常态混凝土性能的影响

摘要:粗骨料各方面的性能对混凝土质量都有较大的影响，其中以最大粒径和颗粒级配对混凝土性能的影响最为显著，高性能混凝土对粗骨料的各方面性能要求更高。本文主要分析粗骨料的表面包裹石粉对常态混凝土各种性能的影响，并通过试验成果得出其影响大小。

关键词:粗骨料；常态混凝土；包裹石粉；影响

中图分类号： TQ623 文献标识码： A

1. 概述

南水北调中线一期工程天津干线保定市1段工程TJ2-4施工标，其混凝土浇筑主要采用C30W6F150二级配常态混凝土，粗骨料采用易县北淇三有采石场的碎石（5-20mm,20-40mm)。粗骨料在运输到料场前，虽然经过筛分、冲洗，由于条件的限制和制约，未设置二次筛分和冲洗装置，裹粉仍然不同程度的存在。

2. 粗骨料表面包裹的石粉特性及分析

拌制常态混凝土，采用皮带机输送粗骨料时，粗骨料之间由于摩擦、碰撞， 表面包裹的石粉会有部分脱落，造成质量损失，通过表1可知，进入皮带机前与经过皮带机后，两组5mm-20mm的试验质量损失率为10.17%和12.63%，两组20mm-40mm的试验质量损失率分别为8.26%和11.41%，且粗骨料裹粉较多时，粘附在粗骨料上的石粉越容易脱落，但粘附性强的石粉仍会包裹在粗骨料的表面，对混凝土的性能产生一定的影响。特针对仍包裹在粗骨料表面的这部分石粉造成的影响，进行以下试验分析。

采用正常状态下粗骨料表面包裹石粉和冲洗状态下粗骨料表面无石粉包裹两种状态，通过石粉含量大小有无的比较，得出对混凝土各性能影响的大小。

从粗骨料表面包裹石粉颗粒分析表可得出，①5mm-20mm和20mm-40mm两种粒径骨料表面石粉含量均小于1%，②5mm-20mm骨料表面包裹石粉含量大于20mm-40mm骨料表面包裹石粉含量，③骨料表面包裹石粉含量小于0.16mm的石粉含量占到80%以上。

具体试验结果见表2，粗骨料表面包裹石粉颗粒分析表。

3.混凝土原材料及配合比

3.1 水：拌合用水采用符合标准要求的地下水。

3.2 水泥：采用散装鹿泉金隅鼎鑫P·O42.5水泥。

3.3 粉煤灰：采用华石天泉Ⅱ级粉煤灰。

3.4 外加剂：采用河北省混凝土外加剂厂生产的DH13聚羧酸系高性能减水剂和引气剂DH9。

3.5 砂、碎石：采用易县福易砂场的河砂和易县北淇三有采石场的碎石二档料。

3.6 混凝土配合比：采用二级配C30W6F150常态混凝土。

南水北调中线一期工程天津干线保定市1段工程TJ2-4施工标C30W6F150配合比表

4. 试验内容

4.1水泥

（1）物理力学性能

密度、比表面积、标准稠度、安定性、凝结时间、胶砂强度（3d、28d）。

（2）水泥化学性能

烧失量；MgO；SO3等。

试验结果各性能指标均符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》，见表3。

4.2粉煤灰

（1）物理力学性能

需水量比；强度比；细度；密度；含水量。

（2）化学性能

烧失量；MgO；SO3；K2O、Na2O等。

试验结果各性能指标均符合DL/T5055-2007《水工混凝土用掺用粉煤灰技术规范》，见表4。

4.3 外加剂

（1）理化性能

密度；CLˉ；硫酸钠；碱含量。

混凝土性能：减水率；泌比率比；含气量；凝结时间差；抗压强度比；混凝土收缩率

试验结果各性能指标均符合GB8076-2008《混凝土外加剂》，见表5。

4.4 河砂

颗粒级配；密度；吸水率；含泥量；泥块含量；有机质；轻物质；云母；坚固性；SO42-。

试验结果各性能指标均符合DL/T5144-2001《水工混凝土施工规范》，见表6。

4.5 人工碎石

颗粒级配；密度；饱和面干吸水率；空隙率；含泥量；泥块含量；针片状；压碎指标；有机质；碱活性；SO42-。

试验结果各性能指标均符合DL/T5144-2001 《水工混凝土施工规范》，见表7。

4.6 混凝土配合比试验内容

采用正常状态（未冲洗）下粗骨料包裹石粉和冲洗状态下粗骨料无石粉包裹，两种状态下试验采用的配合比与南水北调中线一期工程天津干线保定市1段工程TJ2-4施工标所用配比完全相同。

4.7 试验原理及过程

采用正常状态下粗骨料表面包裹石粉和冲洗状态下粗骨料表面无石粉包裹两种状态，通过石粉含量有无的比较，得出对常态混凝土各性能影响的大小。两种状态下仅对以下几项指标进行简单比较分析，得出粗骨料表面包裹石粉对常态混凝土各项性能的影响大小。

（1）抗压强度（7d、28d）；

（2）劈拉强度（7d、28d）；

（3）抗渗强度（28d）；

（4）抗冻强度（28d）；

（5）混凝土破型后粗骨料与水泥浆结合面观测。

在混凝土拌制过程中，严格按照配合比精确称量混凝土各种原材料用量，保证拌合时间与现场拌制时间一致，以减少拌制过程中产生的误差对试验结果的影响。

5. 试验结果性能指标比较

5.1 两种状态下，经过冲洗后的粗骨料用于拌制混凝土后，相对于正常状态下未经冲洗的粗骨料用于拌制混凝土，得到的7天，28天抗压强度分别提高了4.4%和3.9%；得到的7天，28天劈裂抗拉强度分别提高了6.2%和5.3%，见表8。

5.2 两种状态下，由于粗骨料中包裹石粉的含量较低，且有部分混入到砂浆中，一部分粘附在表面，被砂浆包裹，其抗渗抗冻效果并未有明显改变。

5.3 经过混凝土破型后粗骨料与水泥浆结合面观测，两种状态下粗骨料与水泥浆结合面并未有明显变化，但经冲洗后拌制后的混凝土经破型后，粗骨料表面更光滑一些，说明未经冲洗的粗骨料表面包裹石粉充当了隔离层，使得粗骨料与水泥浆之间的粘附性能有所降低。

5.4 两种状态下，由于常态混凝土拌合时间较长，当由90S分别延长至120S和150S情况下，其28天抗压强度、28天劈拉强度均没有明显变化。

表1：粗骨料表面包裹石粉质量损失

表2：粗骨料表面包裹石粉颗粒分析

表3：鹿泉金隅鼎鑫P.O42.5水泥各项性能

表4：华石天泉Ⅱ级粉煤灰各项性能

表5：外加剂（DH13聚羧酸系高性能减水剂）各项性能

表6：细骨料（河砂）各项性能

表7：粗骨料（碎石5mm-20mm、20mm-40mm）各项性能

表8：粗骨料表面裹粉冲洗前和冲洗后两种状态下性能指标对比

6.结束语

通过粗骨料表面包裹石粉对常态混凝土性能的试验结果看，粗骨料表面与水泥砂浆的结合面粘结力有所降低，由于在皮带机输送过程中，有部分表面包裹的石粉脱落，且常态混凝土拌制过程较长，试验性能指标均在7%影响范围内，因此粗骨料表面包裹石粉用于混凝土中，对混凝土造成的伤害较低。由于常态混凝土用水量较大，且粗骨料表面包裹的石粉颗粒粒径较细，能够替代部分掺合料，在一定程度上会使混凝土的拌合性能得以改善，同时也降低了对环境的破坏作用。

参考文献：

[1] GB175-2007 通用硅酸盐水泥

[2] GB8076-2008 混凝土外加剂

[3] DL/T5144-2001 水工混凝土施工规范

[4] DL/T5055-2007 水工混凝土用掺用粉煤灰技术规范