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細(xì)度模數(shù)的影響

機制砂的細(xì)度模數(shù)與石粉含量是相關(guān)聯(lián)的，一般生產(chǎn)過程中控制的機制砂細(xì)度模數(shù)越小，產(chǎn)生的石粉含量越高。為了降低石粉含量，機制砂的細(xì)度模數(shù)一般偏大，并且級配不良，通常是兩頭多中間少，即粗顆粒(2.36mm以上)和細(xì)顆粒(0.15mm以下)較多，但是中間顆粒(尤其是1.18-0.3mm之間的顆粒)較少，導(dǎo)致配制的混凝土易于離析，對混凝土的強度也有不利影響。

在水灰比0.42，砂率35%，機制砂石粉含量7%，水泥360kg/m3的配合比下，在機制砂原砂中分別摻入適量大于1.18mm和小于1.18mm機制砂顆粒，調(diào)整細(xì)度模數(shù)在2.2~3.4范圍內(nèi)變化，隨機制砂細(xì)度模數(shù)降低，適量增加外加劑摻量以保證混凝土坍落度在30~50mm之間，研究了機制砂細(xì)度模數(shù)對混凝土強度和耐磨性的影響。

隨著細(xì)度模數(shù)的降低，機制砂混凝土抗壓強度呈弱遞增趨勢，但混凝土磨損量大幅度增加?；炷恋哪湍バ圆粌H與其強度有關(guān)，還與集料粒徑有關(guān)。首先，粗的集料比細(xì)的集料耐磨，粗的集料有大的表面積，漿體作用其上的握裹力大，磨損過程中相對不容易脫落；其中，隨著粗的集料數(shù)量增多，包裹骨料形成的界面會減少，而界面耐磨性比骨料差，在界面粘結(jié)強度偏差不是很大的范圍內(nèi)，細(xì)度模數(shù)對混凝土耐磨性的影響起主導(dǎo)地位，細(xì)度模數(shù)越大，耐磨性越好。

石粉含量的影響

機制砂富含石粉是有別于河砂的更重要特性。石粉含量的多少將直接影響到新拌機制砂混凝土的和易性，硬化機制砂混凝土的孔結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)。

在水灰比0.42，砂率35%，水泥用量360kg/m3，的配合比下，調(diào)整機制砂中的石粉含量由4.3%遞增至20%，按水泥和石粉總量的0.35%摻入減水劑保證混凝土坍落度在30mm~50mm之間，研究了石粉含量對機制砂路面水泥混凝土強度和耐磨性的影響。

隨著石粉含量的增大，機制砂混凝土的抗壓強度呈先增大、后減小趨勢，石粉10%含量時抗壓強度達(dá)到極大值；抗折強度隨石粉含量增大逐步增大，石粉含量大于10%時增量趨小。同時，隨著石粉摻量的增加，混凝土磨損量減小，摻量大于10%時，磨損量的減小趨緩。分析原因可能是:石粉主要是由30~75μm的顆粒組成，石粉含量在一定范圍內(nèi)可以完善集料的級配，起到潤滑和填充作用，改善混凝土的粘聚性和保水性，增加混凝土的密實度，顯著改善磨損區(qū)域的孔結(jié)構(gòu)，同時石粉微水化效應(yīng)生成單碳鋁酸鈣和三碳鋁酸鈣增加了體系的水化凝膠量，增強了界面的粘結(jié)力?？捉Y(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化直接導(dǎo)致了混凝土強度和耐磨性的改觀；當(dāng)石粉超過一定的含量，部分石粉處于游離態(tài)，阻隔水泥漿體與集料的界面粘結(jié)，對混凝土性能產(chǎn)生不利影響。

巖性的影響

基于耐磨性的考慮，規(guī)定特重、重交通高速公路、一級公路混凝土路面用砂中硅質(zhì)砂和石英砂的含量不應(yīng)低于25%。對此，對比研究了石灰?guī)r、花崗巖、石英巖、玄武巖四種巖性的機制砂對混凝土耐磨性的影響，并與河砂混凝土進(jìn)行了比較。試驗用混凝土水灰比0.42，砂率0.35，水泥360kg/m3，外加劑摻量0.3%。為屏蔽細(xì)度模數(shù)與石粉含量的影響，調(diào)整四種機制砂和河砂的級配基本相同，細(xì)度模數(shù)在3.0左右，石粉含量7%。

隨著集料尺寸的減小，表面粗糙度對混凝土行為的影響越來越明顯。集料表面越粗糙，集料之間的嚙合越好，漿體與集料之間的粘結(jié)力越強，混凝土抗壓強度越高。另一方面，集料表面粗糙度大，顆粒流動阻力的增加會降低混凝土的流動性。從混凝土的坍落度與強度結(jié)果來看，隨細(xì)集料粗糙度增大，混凝土抗壓強度逐步增加，抗折強度基本呈遞增趨勢，坍落度減小，河砂則是因為含泥量過大而造成坍落度偏小。因為細(xì)集料表面越粗糙，棱角性越大，細(xì)集料與細(xì)集料之間，細(xì)集料與粗集料之間嚙合越好，細(xì)集料與漿體之間的粘結(jié)力越強。這里涉及到一個內(nèi)摩擦力的問題，表面越粗糙內(nèi)摩擦力越大，各個界面之間粘結(jié)力越強，同時棱角性越大，集料之間的嵌鎖效應(yīng)越明顯。而與界面粘結(jié)和集料嵌鎖效應(yīng)相關(guān)更大的是混凝土的抗壓強度，所以細(xì)集料粗糙度越大，混凝土抗壓強度越高。

細(xì)集料的壓碎值與混凝土抗壓強度之間沒有明顯的相關(guān)性，而對抗折強度有一定影響。壓碎值較小的石英巖和玄武巖配制的混凝土抗折強度值較大，壓碎值較大的花崗巖和石灰?guī)r配制的混凝土抗折強度值較小，河砂壓碎值更大，配制的混凝土抗折強度值更小。
混凝土耐磨性與細(xì)集料粗糙度關(guān)系不如與壓碎值的關(guān)系顯著，混凝土的耐磨性基本上是隨壓碎值增大而呈降低趨勢，因為混凝土磨損過程中細(xì)集料也參與其中，細(xì)集料壓碎值越大，顆粒強度越低，則越不耐磨。因此，混凝土耐磨性與其抗折強度的相關(guān)性比抗壓強度更大，壓碎值偏大對混凝土的抗折強度與耐磨性均是不利的。這里面涉及到的可能是耐磨與抗折一樣，不但與混凝土中漿體與集料之間的界面粘結(jié)性、混凝土的密實度，混凝土中集料之間的機械嚙合有關(guān)，還與混凝土中集料本身的力學(xué)性能有關(guān)，涉及到混凝土這種復(fù)合材料各組分、各要素的協(xié)調(diào)性一致性。

耐磨性結(jié)果表明，在5種細(xì)集料中，石灰?guī)r機制砂的Si02含量更小，但配制的混凝土耐磨性卻不是更低的；而Si02含量更大的石英巖機制砂與河砂:河砂由于壓碎值大和粗糙度低從而配制的混凝土耐磨性更差，石英巖機制砂雖然壓碎值更低，但由于表面粗糙度偏小，集料之間的嚙合力偏弱，集料和漿體之間的粘結(jié)強度偏低，配制的混凝土耐磨性還是次于花崗巖和玄武巖機制砂混凝土。這說明細(xì)集料對混凝土的耐磨性的影響，除與硅質(zhì)砂或者石英砂的含量有關(guān)外，還與集料粗糙度、集料壓碎值以及本身耐磨性等因素有關(guān)，是集料特性的綜合結(jié)果。混凝土的耐磨性并不能完全由硅質(zhì)砂或者石英砂的含量來決定。

在混凝土體系中，細(xì)集料的粗糙度和壓碎值是影響其性能的兩個重要因素。粗糙度涉及到集料之間的嚙合，漿體與集料之間的粘結(jié)；壓碎值涉及到集料的強度，參與到混凝土的磨損過程中。粗糙度越大，混凝土中集料之間嚙合越好，集料與漿體之間界面粘結(jié)越強；壓碎值越小，細(xì)集料強度越大，都有利于混凝土的耐磨性。由此可見，由于機制砂天然的粗糙、多棱角特性，只要滿足一定的壓碎值要求，即使采用Si02含量很低的石灰?guī)r機制砂，完全可以配制出與河砂混凝土相當(dāng)甚至優(yōu)越的耐磨路面水泥混凝土。