机制砂中细粉的危害性及评价研究

机制砂中细粉的危害性及评价研究

邓富勇

中交路桥华南工程有限公司贵州贵阳551405

摘要：建设工程中，机制砂作为混凝土组成成分之一，机制砂中的细粉对混泥土的质量起着直接的影响，混泥土的质量不达标，就极有可能造成工程出现质量隐患。因此，本文将对机制砂中细粉的危害性及评价进行相关的研究。

关键词：机制砂；细粉；危害性；评价；研究

前言：本文将对机制砂中细粉对水泥砂浆的工作性、抗压性、以及干燥收缩的影响，进而分析机制砂中细粉的危害性。与此同时，针对细粉的特性和含量，提出改进亚甲蓝值（MB值），然后再分析该指标对细粉危害性的可行性进行分析。

一、机制砂中细粉危害性简介

机制砂中的百分之二十都是石粉，人们通常将石粉和泥粉同等看待，认为石粉不但没有用，且还会对混凝土的强度和耐久性造成迫害，降低混凝土的性能。因此在对机制砂使用之前必须对其进行处理，这就大大的提高了成本的消耗，同时还会对环境造成严重的污染。但是，也有许多的研究表明，使用高石粉含量的机制砂在化学和矿物外加剂的帮助下也能配置出强度好、耐性强的混凝土，也就说明机制砂中的石粉是无害甚至是有益的。

机制砂的生产过程中因母岩来源的广泛性和生产条件的差异性导致其必定会混入一定量的泥粉。泥粉和石粉两者的粒径都小于75μm，但是，泥粉对混凝土的性质会造成严重的破坏。因此，对机制砂中细粉的危害性进行有效的研究，是具有非常重要的现实意义。目前，我国大多将危害性的研究针对石粉进行，没有对细粉中种类的影响进行过多的研究，同时，现有的MB值是在细粉与机制砂颗粒混在一起基础上的评价指标，不能有效的将细粉的特性和危害性单独的反映出来。因此，本文对机制砂中几种典型的细粉进行研究，并提出了一个改进MB值，进而对细粉的危害性进行分析。

二、原材料和具体试验方法

1、原材料

谋水泥为普通硅酸盐水泥，其物理性质如表1，其中砂石水洗白云岩机制砂，其细度模数为3.1，机制砂中0.4%是石粉，其表观密度为2.84g/cm3；压碎值为23%；聚羧酸高效减水剂的含量为40％；高岭土（K）和膨润土（B）为化工产品；页岩土（S）由研磨烘干后的粘土所得，石粉（SP）通过粉磨相应岩石所得．上述4种细粉在试验前均使用75μm方孔筛过筛，其具体物理性能如表2，X射线衍射（XRD）图见图1。

2.具体的试验方法

实验组，采用1％，3％和5％细粉等质量对砂进行取代，以此来研究细粉含量对砂浆性能造成的影响。在进行试验的过程中，可以对水灰比及对减水剂用量进行相应的调整，将砂浆的流动度控制机在（175±5）mm以内。按JTGE30一2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》对砂浆流动度、抗压强度以及干燥收缩进行测试。细粉的MB值与其含量的乘积是评价细粉危害性的改进MB值。其中，根据JTGE42—2005《公路工程集料试验规程》对细粉的MB值进行测试。

三、实验结果分析

1、改进MB值与细粉的MB值之间的分析

根据图2可以得知不同细粉的MB值具有很大的差异，其中MB值最低的是石粉，MB值最高的是膨润土，而高岭土和页岩土的MB值在中间；根据图3可以得出，在细粉含量一定的时候，改进MB值会根据细粉MB值的增加而不断增大。

MB值能有效的将细粉吸附性能反映出来，细粉所含矿物与MB分子发生离子交换就是MB在溶液中被吸附的过程。从图1我们可以知道，试验中：石粉中含有的主要矿物是白云石；高岭土中含有的主要矿物为高岭石；页岩土中含有的主要矿物为白云母；蒙脱石是膨润土中主要的矿物。其中，吸附性很低的碳酸盐矿物是白云石；另外，高岭石、白云母和蒙脱石均为硅酸盐黏土矿物。细粉中阳离子的交换能力越强，表明其含量就越多，也就说明吸附的MB也越多，细粉的MB值和改进MB值也就越大。由此而见，MB值的高低与细粉中矿物特性有着直接的联系，也就表明改进MB值的大小与矿物特性和含量都有关系，因此，对不同细粉的特性和危害性进行区分和评价时可以利用细粉的MB值和改进MB值进行。

2、不同细粉对水泥浆工作性影响的分析

固定工作性所需的水灰比（mw／mc）和减水剂（HRWR）用量能对不同细粉对水泥砂浆工作性的影响进行衡量。根据试验分析，石粉含量的多少对水泥砂浆的水灰比和减水剂用量并未造成影响；而泥粉（高岭土、膨润土和页岩土）含量不断的增加造成水泥砂浆的水灰比和减水剂用量不断提高，同时提高的程度与其含量和MB值有着密切的关系。这一现象发生的主要原因是：上述矿物具有独特的层状结构以及阳离子交换能力，使其具有很强吸附性，与此同时，使得砂浆中细粉的含量和MB值越高。

3、不同细粉对水泥砂浆抗压强度影响的分析

根据试验得知：通过水灰比的增加对水泥砂浆流动度进行相应的调节，石粉能轻微的提高水泥砂浆的抗压强度，但是，泥粉（高岭土、膨润土和页岩土）在不同程度上降低了其抗压强度，同时，其含量和MB值不断的增加加大了降低的幅度。其主要的原因是因为：石粉没有影响达到固定工作性所需的水灰比，相反其晶核和填充效应还能有效的改善水泥砂浆的抗压强度；而泥粉在不同程度上提高了达到固定工作性所需的水灰比，造成水泥砂浆的抗压强度下降。另外，对减水剂用量进行增加以此来调整水泥砂浆流动度，当泥粉的含量在1％时，不会对水泥砂浆的抗压强度造成很大的影响，但是当其含量达到3%时，会明显的降低水泥砂浆的抗压强度，同时降低的幅度随着MB值的不断增加而增大。

上述得知：上述两种方式对水泥砂浆流动度进行调整，石粉都没有对水泥砂浆的抗压强度造成影响，但是，泥粉满足规范要求，都会造成其抗拉强度降低，同时，降低幅度与细粉特性有关。

4、不同细粉对水泥砂浆干燥收缩的影响分析

根据试验可得：对水灰比或减水剂用量进行调整进而控制砂浆流动度，除石粉以外的其他泥粉均增大了各龄期的干燥收缩值，与此同时，细粉含量越高，MB值越大，其干燥收缩值也就越大。由此而见，细粉含量和MB值对水泥砂浆干燥收缩有着直接的影响。上述所述，细粉的加入会增加水泥砂浆达到固定工作性所需的用水量和减水剂用量，细粉含量和MB值越高，额外加入量越多。同时，水灰比不断增大，高效减水剂用量也就不断的增加，以及粘土自身湿胀干缩的特性均会导致水泥砂浆干燥收缩的增大。

5、改进MB值与水泥砂浆性能的关系

细粉对水泥砂浆性能的影响主要原因有两个：一是细粉的含量，二是细粉的特性。其中，细粉的特性是通过细粉MB值得以体现，由此而见，细粉的有害性理论可以通过改进MB值对其进行评价。

为了考察改进MB值对细粉有害性进行评价的可行性，对各细粉的改进MB值、水泥砂浆固定工作性下的用水量（水灰比）、减水剂用量、28d抗压强度、以及最终干缩值进行中和分析。

实验表明：改进MB值的增大，其所需的水灰比、减水剂用量、干燥收缩也随着增大，但是抗拉强度在逐渐下降，值得讨论的是：减水剂用量的增大趋势明显比水灰比增大趋势要高。这一现象就证明：

细粉对于减水剂的选择吸附性强于自由水；水灰比调整与减水剂用量调整，前者强度损失更高。也就说明固定工作性下：水灰比的增大是细粉对强度有害作用的主要原因。调整减水剂用量与调整水灰比相对比，前者的干缩值高于后者，也就说明高效减水剂虽可以有效的保持水灰比不发生改变，其对干缩的加剧作用却超过了水灰比对干缩的影响。从相关系数看，改进MB值与达到固定工作性所需的水灰比和减水剂用量、干燥收缩的相关系数均达到0.9以上，与抗压强度的相关性略低，但也在0.8左右，由此而见，改进MB值可以评价细粉的危害性。

结束语：

综上所述，当机制砂中石粉含量较低时，其危害性较大；同时，泥粉含量较高时，其危害性较弱；机制砂中细粉的危害性不就与其含量相关，其矿物特性与其危害性有着直接的联系。对细粉的危害性进行评价有效的方法是，对其MB值进行改进，提出“改进MB值”指标，能准确的对细粉的危害性进行评价，且改进MB值小于或等于1.0g/kg时，细粉的危害性最小。

参考文献：

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