石粉对减水剂及效果的影响
发布时间：
2023-02-20 16:37
来源：
机制砂中的石粉
机制砂中的石粉主要是石粉和泥的混合物，来源于石头上粘结的泥土和石头破碎成砂子过程中产生的粒径小于0.075mm的颗粒。
机制砂中的石粉和泥的区分是用亚甲蓝试验来区分的，当MB值＜1.40时判定为石粉，反之则为泥。但是无论判定是石粉还是泥，主要成分仍然是两者的混合物，其中含泥量对用水量和外加剂适应性影响比石粉更显著。《建筑用砂》中对石粉含量规定如下：MB值＜1.40（或合格）时，如混凝土强度等级≥C60，人工砂中石粉含量＜3.0%；如混凝土强度等级C60~C30，人工砂中石粉含量＜5.0%；强度等级＜C30，人工砂中的石粉含量＜7.0%。
一些水泥厂在水泥磨制过程中掺加石灰石，掺量在3~15%不等，这是为了降成本。但是由于掺加的石灰石上有泥土，这些泥土对减水剂适应性影响很大。所以通常人们觉得是石粉对减水作用有影响，其实是含泥量作怪多多。同时由于石灰石相对于水泥熟料较为易磨，水泥中石灰石粉细度远远高于熟料细度，按照标准来检测水泥细度会出现失真现象。过细的石灰石粉会大量吸附减水剂，所以减水效果就不明显了。
1、不同岩性的机制砂石粉对混凝土的影响
机制砂石粉对混凝土影响，公认的是一定石粉含量对混凝土有积极作用。但是实际试验中发现，不同岩性的机制砂石粉对混凝土的影响是不一样的。
岩性对混凝土的影响，表现在几个方面:
一、吸水率：钙质石粉比硅质石粉的吸水率要小的多。
二、石粉本身的化学影响：石灰岩石粉具有一定的活性，辉绿岩石粉仅起到填充作用。绿质泥岩可能会对减水剂起到吸附作用。
因此应该分别对待，不同岩性的母材生产的机制砂石粉对混凝土的影响是不一样的，含量限值也应该是不一样的。
骨料中常含有粘土（山砂更严重），粘土对减水剂有强烈的吸附，其吸附量是水泥的约50 倍，对混凝土工作性能影响严重。碎石和机制砂中石粉对减水剂的吸附量与水泥相当，说明配制混凝土时石粉含量过高会影响混凝土的工作性。0.5%以下含泥量或者细度模数2.8～3.1 的砂（特别是河砂）时减水效果会好一些，7% 石粉含量更有益于改善混凝土的工作性。
2、粉尘对减水剂的吸附情况
水泥和粉煤灰、矿渣等混合材料对减水剂的吸附作用有差异。材质相同的材料，吸附强度也因比表面积大小不一而存在不同，一般细度越小，吸附量越大。相同细度，不同的材料对减水剂的吸附力从大到小的顺序为：煤矸石＞粉煤灰＞矿渣。
对于中低强度机制砂混凝土，由于胶凝用量偏少，石粉的存在可以弥补粉料的不足，改善混凝土保水性，混凝土的泌水率随石粉含量的增加而降低。当石粉含量在7%~10%范围时，C30混凝土的工作性能最佳；当石粉含量在5%~7%时，C40混凝土工作性能最佳。
对于C30混凝土，石粉含量小于7%时，石粉掺入在一定程度上可改善混凝土的工作性能，当石粉含量大于15%时，混凝土的坍落度损失较大。对于C50混凝土，当石粉含量在5%左右时，其工作性能明显改善。当石粉含量超过10%时，增加石粉含量对扩展度产生不利影响。
以C30、C40、C50和C60四个强度等级的混凝土为对象，研究了不同石粉含量对各强度等级混凝土的减少剂掺量、坍落度扩展度及损失的影响。研究表明，在保持水胶比和用水量不变情况下，随着石粉含量的增加，需要提高减水剂的掺量来保持混凝土工作性一致性；随着石粉含量的增加，混凝土的初始扩展度呈先增后降趋势。随着混凝土强度等级的增加，最佳石粉含量逐渐降低；机制砂石粉含量的增大会加快混凝土工作性的损失，且随着强度等级的增大，损失的效果越明显。
机制砂中石粉对机制砂混凝土的工作性影响主要在两方面，一方面，适量的石粉可以改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，有利于坍落度的改善；另一方面，在石粉含量较高的情况下，石粉的存在使粉体的总表面积增加，从而增加对自由水的吸附，减少了自由水的含量，不利于混凝土的工作性。
别忽视骨料吸水率！
骨料吸水率对混凝土工作性有很大的影响，吸水率越大，需水量越高，坍损敏感性越大。不同品种的砂和粗骨料的吸水率不同，在不同品种的砂的吸水率中，河砂最小，碎石加工的机制砂次之，山砂最大，碎石因母材本身强度所加工机制砂吸水率也不同，最小与河砂差不多，最大可能超过河砂吸水率的3 倍；粗骨料中，母材强度越高，吸水率越小。骨料吸水率超过 1% 的，就要特别注意用水量调整和坍损问题了。所以，忽视骨料吸水率，有时会吞下苦果。骨料不同，对减水剂的用量也不同。
虽然石粉在水泥中的填充效应是使颗粒间孔隙减少，孔隙水减少，自由水增多，浆体流动性在一定程度上增大，但含量过高时，会造成混凝土强度下降，而且混凝土流动性反而会有所下降。所以，对于机制砂及石灰岩碎石生产过程中应该严格控制石粉含量，同时商品混凝土搅拌站应加强机制砂及石灰岩碎石的入厂检测，对不符合相关规范标准的,坚决不接收入库。
3、石粉对聚羧酸减水剂的影响
石粉吸水性大，保水性强，使颗粒间自由水大大减少，同时随泥土含量增加，其对减水剂和水的吸附越来越大，浆体流动度减小。
使用碎石、机制砂，其含泥量与石粉含量高且不稳定。其中，含泥量会对掺入聚羧酸减水剂的混凝土性能产生不利影响。当集料中泥含量较高时，聚羧酸减水剂的吸附量增大，导致了聚羧酸减水剂的适应性变差，减水剂就会表现出减水率不足、坍落度损失过快，导致硬化混凝土强度降低。而使用含泥量较高的集料通常需要增加聚羧酸减水剂的掺量来弥补适应性不良的问题，并且混凝土的坍落度损失也随之增大。而增加聚羧酸减水剂掺量势必会增加混凝土的生产成本。因此，降低含泥量的负面影响重点在于特细砂的开采及机制砂、石灰岩碎石生产过程中尽量避免泥土的进入，对于卵碎石可采取清洗的方法将泥土除去。同时，商品混凝土搅拌站应加强砂、石的入厂检测，尤其是对含泥量的检验，严格按照相关规范标准执行，对不符合标准要求的，坚决不接收入库使用。
而且黏土降低颗粒间的连接,并且在混凝土中形成“空域”，致使混凝土强度降低。因此，石粉含量要严格控制。石粉是混凝土制备过程中不可避免引入的组分，直接影响预拌混凝土的施工性能。
石粉在水泥中的填充效应使颗粒间孔隙减少，孔隙水减少，自由水增多，浆体流动性增大；石粉的填充效应、晶核效应、参与水化反应等效应对混凝土强度有利，但含量过高时，也会造成混凝土强度下降。
砂石中石粉含量太大，由于细颗粒对减水剂的吸附，就需要提高外加剂的用量了。另外一个调整的办法很简单，采用过筛处理就可以了。
石子在破碎时产生石粉, 且石粉含量会对混凝土强度有影响，石粉含量对普通混凝土强度影响并不显著。
同等级混凝土在水灰比相同的条件下，石粉增加（如含24 %的石粉），导致混凝土的吸水率增大，其流动性比普通混凝土要差，但通过添加少量的减水剂便能有效改善其流动性，且比普通混凝土的保水性好、粘聚性强、泌水少，即和易性好。
随机制砂中石粉含量的增加，混凝土产生的裂缝的最大宽度都是呈增大状态，平均开裂面积和单位面积的总裂开面积都是随石粉含量的增大而增大。
石粉含量对现场混凝土施工的影响
通过大量试验发现，胶砂早期强度对石粉含量较敏感，机制砂石粉含量对于28d胶砂强度影响微乎其微。现场混凝土施工过程中，机制砂石粉含量对混凝土的工作性能影响显著，硬化后混凝土性能单从铁路上规定的56d强度方面看未见明显差异。混凝土经过充分搅拌后，采用石粉含量不同的机制砂拌制的混凝土均不会出现硬化混凝土石粉在界面富集程度不同的现象。机制砂中未经粉磨的石粉对混凝土工作性能的影响同其它掺合料基本一致，也存在对外加剂的饱和点与水泥不一致的情况。
机制砂在混凝土配合比中，每立方用量一般在800kg左右，石粉含量每变化一个百分点，就相当于有8kg的石粉出入，完全清洗干净的不含石粉的机制砂和石粉含量在5%的机制砂每方相差40公斤。工程上采用的机制砂石粉含量要求低于10%，现场一般对于石粉含量高于试配时采用的机制砂，为满足工作性能要求，采用增大用水量或提高外加剂掺量的方式来解决。增大用水量的方法可认为是石粉作为超量取代的极端体现，也存在强度、耐久性指标难于满足要求的风险，同时也与施工规范相违背。提高减水剂用量除增加成本外，往往会显著提高混凝土强度，对日后强度统计评定不利。
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