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西部交通建设科技项目 交通编号： 合同号：2003 318 811 06 单位编号： 密 级： 分 类 号：U444，U445，TU528 机制砂混凝土用于桥梁建设的研究 研究报告简本 武 汉 理 工 大 学 湖北沪蓉西高速公路建设指挥部 恩施土家族自治州交通局 2007年5月  目 录 1. 引 言 1 2. 项目完成的主要研究内容及取得的成果 3 3. 项目在依托工程中的推广应用与效益 11 4. 项目的技术创新点 11  1. 引 言 随着基本建设的日益发展，混凝土用砂需求量急增，现有天然砂资源难以保证我国基础设施建设。我国2006年混凝土总产量达21亿m3，仅混凝土中砂的用量达15亿t。天然砂是一种地方性资源，分布很不均匀，短时间内不可再生，也不适宜长距离运输。目前，不少地区的天然砂资源已近枯竭，还有很多地方已经开始禁采或限采天然砂，这样工程用砂供需矛盾日益突出，导致砂的价格越来越高，某些地区甚至无天然砂可用，影响了工程建设的进展。随着混凝土技术的发展，现代混凝土对砂的技术要求越来越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严能满足其要求的天然砂数量越来越少甚至没有机制砂与不同，机制砂颗粒表面粗糙、多棱角，细度模数大，级配不良，最明显的区别是机制砂在生产过程中不可避免地产生一些粒径小于0.075mm的石粉颗粒，约占机制砂总量的10%~%。2002年发布实施的新标准《建筑用砂》（GB/T14684-2001），首次明确规定了机制砂的技术要求，但该标准对石粉含量的限制规定小于C30、C30~C60、为了满足国标规定的石粉含量要求，机制砂中过量的石粉水洗去除，不仅浪费了宝贵的矿产资源，增加了成本，同时石粉副产品的大量堆积，又引起了污染。掉的颗粒并非只有石粉，还含有0.15mm、0.3mm、0.6mm甚至更大的颗粒，因而破坏了机制砂的自然级配，. 项目完成的主要研究内容及取得的成果 2.1 全面测试了机制砂及其所含石粉的物理化学特性 （1）应用数字图形处理(DIP)技术研究了机制砂的颗粒形貌参数及与粗糙度的相关性，验证了机制砂较天然砂颗粒尖锐、棱角性强、针片状颗粒多、粗糙的特征。 （2）建立了机制砂的细度模数（FM）与2.36mm粒级的分计筛余(a2)的定量关系，其回归关系式为FM=0.0323 a2+2.4519，（r=0.892），据此提出通过控制2.36mm粒级的分计筛余可控制细度模数。 （3）机制砂最大压碎值多数在2.36~4.75mm粒级，其次是0.3~0.6mm 粒级，压碎值可能性最小的是1.18~2.36粒级。 （4）采用激光粒度分析仪，提出现有机制砂生产的除石粉工艺破坏了机制砂的级配、不利于机制砂的密实堆积。 （5）机制砂MB值不仅与泥粉含量相关，且与所含泥粉的液限值有关，后者是对采用亚甲蓝MB值检验小于75μm的细粉是泥粉还是石粉这一试验方法的一个补充。 （6）石粉的颗粒形貌、细度与水泥接近，远小于粘土的比表面积。对于75μm以下颗粒，石粉中粒径小于16μm者占32~51%，粘土中粒径小于16μm者占79%。 2.2 研究了石粉作混合材以及石粉代砂对水泥性能的影响。 （1）石粉作水泥混合材，一般来说，增加水泥的标准稠度用水量、减小胶砂流动度，促进水泥水化、使凝结时间提前。石粉掺入水泥后，降低了水泥胶砂强度，但折压比却随之升高，水泥强度等级越低，折压比升高越明显。 （2）用含石粉的机制砂配制的水泥砂浆，随石粉含量的不断增加，砂浆流动性下降，28d强度受石粉含量的影响不甚明显，而石粉对砂浆的3d强度明显有增强作用，石粉颗粒越细增强作用越明显。随石粉含量的不断增加，浆体比例增加，干缩率上升，干燥失水的质量损失增大含泥量对机制砂砂浆干缩、质量损失抗裂、及强度均有不良影响。因此，机制砂的含泥量应严格控制。.3 明确了石粉对机制砂混凝土性能的影响规律。 研究了石粉含量分别在5~20%对中低强塑性机制砂混凝土、7~20%对中低强泵送机制砂混凝土、5~14%对高强泵送机制砂混凝土各方面性能的影响规律，石粉对不同强度、不同流态的混凝土、性能的不同方面影响各异，应根据混凝土用途和性能要求，有针对性地提出机制砂石粉含量限值。 （1）配制低强、大流动性机制砂混凝土时采用高石粉含量机制砂更有利。对于中低强度塑性混凝土， （2）提出了水粉比、泌水潜伏时间的概念，应用水粉比、泌水潜伏时间可以很好地解释机制砂混凝土工作性的影响因素。对于特定的混凝土体系，均存在最佳水粉比，水粉比偏大易产生离析泌水，水粉比偏小则使混凝土过粘。在配