凝灰岩机制砂及其石粉在商品混凝土中的应用研究

作     者：董育汝 

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔宏霞;汪丽娟

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：机制砂混凝土 凝灰岩石粉 工作性 耐久性 力学性能 

摘      要：近年来,我国在基础设施和房地产方面的投资一直保持着稳定的增长速度,由此带动的商品混凝土行业也在高速发展。砂作为混凝土原材料中重要的组成部分,其质量与混凝土的品质息息相关。以往建筑用砂是以河砂为主,但随着人们资源保护意识的增强以及国家相关环保措施的出台,天然砂存量已不能满足偌大建筑市场的需求,机制砂代替河砂作为细骨料是混凝土行业的发展趋势。但机制砂的品质会因母岩的性质、破碎机械的选择以及生产厂家的管理水平而存在差异,因此以指导当地凝灰岩机制砂的工程应用为出发点开展有针对性的试验研究,对于机制砂的推广与使用是很有必要的。本课题对不同掺量下凝灰岩机制砂混凝土开展工作性能、力学性能和耐久性能相关试验研究,综合成本和技术两方面分析出最优的机制砂掺量。并通过凝灰岩石粉对水泥胶凝体系性能的影响设计混凝土中凝灰岩石粉掺量,再根据石粉混凝土相关性能试验分析得到石粉的最优掺量,以此优化凝灰岩机制砂混凝土的各项性能。以上试验结果表明:(1)随着凝灰岩机制砂掺量的增加,混凝土拌合物工作性能有所下降,具体表现为流动性降低,大掺量下出现轻微泌水现象。相同配合比条件下,天然砂混凝土的抗压强度略高于各设计掺量下的凝灰岩机制砂混凝土,后期纯凝灰岩机制砂混凝土在强度增长方面的表现更好,当标准养护龄期为90d时为天然砂混凝土抗压强度的94%,逐渐缩小与天然砂混凝土抗压强度的差距。(2)混凝土耐久性方面,机制砂掺量对抗冻性能的影响并不明显,所有掺量下的机制砂混凝土均能达到抗冻等级F225级以上,当氯盐侵蚀与冻融循环共同作用时,掺有凝灰岩机制砂的混凝土最先被破坏,但所有掺量均能满足抗冻混凝土最低等级F50。在复合盐溶液干湿循环试验中,随着凝灰岩机制砂掺量的增多,F值先增后减,当掺量为40%时混凝土受侵蚀程度最为严重。综合成本和质量两个方面,100%掺量的凝灰岩机制砂混凝土满足研究的要求。(3)通过凝灰岩石粉对水泥胶凝体系性能影响的研究表明,随着凝灰岩石粉掺量的增大,单位水泥浆达到标准稠度时需要使用更多的拌合水,标准稠度净浆凝结时间延长,胶砂流动度数值稍有降低;当掺量大于20%时,胶砂需水量增大的幅度减缓;石粉掺量为30%时体积安定性试验结果为不合格,掺量达20%时对胶砂强度产生很大影响。(4)凝灰岩石粉掺量控制在10%以内可明显改善机制砂混凝土拌合物的和易性,从而为凝灰岩机制砂混凝土在商品混凝土中的应用提供更好的质量保证;随着石粉掺量增加,凝灰岩机制砂混凝土抗压强度的变化形态总体表现为先增后减,在5%时达到顶峰;通过研究可以发现石粉通过优化机制砂级配改善混凝土密实度从而起到提高机制砂混凝土耐久性的作用,掺量控制在10%以内时有较好的抗冻性能,掺量控制在5%左右可以更有利于提高机制砂混凝土的抗复合盐(5%Mg SO和3%Na Cl)溶液侵蚀能力。