粒級(jí)分析_粒級(jí)分析中粒級(jí)回收率計(jì)算

　?。?）機(jī)制砂的成分

　　機(jī)制砂的原料來源大部分是石灰?guī)r和白云巖。美國(guó)地質(zhì)勘查局（USGS）于1995年對(duì)美國(guó)機(jī)制砂母巖的原料進(jìn)行過一次調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大約有75%的來源是石灰?guī)r和白云巖，主要礦物成分為石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3、MgCO3）。而天然砂主要的礦物成分為SiO2。骨料的礦物成分不僅與骨料的堅(jiān)固性息息相關(guān)，而且對(duì)混凝土界面過渡區(qū)的形成和結(jié)構(gòu)也有重要影響。此外，機(jī)制砂中石粉的礦物成分（即機(jī)制砂的礦物成分）可能會(huì)影響石粉參與水泥水化的程度以及水化產(chǎn)物。

　　（2）機(jī)制砂的顆粒形狀

　　機(jī)制砂顆粒形狀不規(guī)則，棱角性明顯，含有大量針片狀顆粒。一般說來，顆粒越大，顆粒形狀的作用越能夠體現(xiàn)出來。因此Shilstone認(rèn)為2.36mm粒級(jí)的顆粒對(duì)混凝土的性能影響最為顯著，應(yīng)對(duì)其做重點(diǎn)研究。用數(shù)字圖象處理的方法，選取適當(dāng)?shù)膮?shù)可以將顆粒形狀定量地表征出來。選取的參數(shù)主要有最大粒徑、長(zhǎng)寬比、圓度、球形度和豐滿比等。董瑞用IPP6.0軟件將果亂機(jī)制砂與黑水河河砂2.36mm粒級(jí)的顆粒進(jìn)行形貌參數(shù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)制砂的平均圓度為1.59，而河砂為1.29。同樣地，相對(duì)于機(jī)制砂，河砂的豐滿比更接近于1。MuratOzen在其文章中對(duì)上述參數(shù)做粒級(jí)分析了一番對(duì)比。他用統(tǒng)計(jì)出來的顆粒形狀參數(shù)與篩孔尺寸的方差的大小來表征參數(shù)的好壞，結(jié)果表明粒級(jí)分析：選用標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的情況下，等效橢圓長(zhǎng)軸描述顆粒形狀效果最好；選用對(duì)角線篩孔尺寸的情況下，最大粒徑描述顆粒形狀效果最好。機(jī)制砂顆粒形狀的好壞取決于制砂工藝。J.P.Goncalves[等人選用球形度和長(zhǎng)寬比作為顆粒形狀的衡量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沖擊式破碎生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒形狀明顯優(yōu)于圓錐式破碎。

　　機(jī)制砂這種形狀不規(guī)則的顆粒比圓形或方形顆粒需要更多的漿體和水。對(duì)于給定的用水量，顆粒形狀不好無(wú)疑會(huì)使新拌混凝土的工作性變差。但這樣的顆粒形狀能夠增加顆粒間的摩擦，使顆粒之間的“互鎖”效應(yīng)更加明顯，使得在同樣的配合比下，機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度高于河沙混凝土。

　　（3）機(jī)制砂的級(jí)配

　　余川發(fā)現(xiàn)，天然砂級(jí)配曲線多數(shù)為“正S型”曲線，而機(jī)制砂多數(shù)為“反S型”曲線或拋物線。他研究了不同類型級(jí)配曲線的細(xì)骨料對(duì)混凝土工作性的影響。結(jié)果表明，機(jī)制砂這種典型的上凸型級(jí)配曲線，配制的混凝土工作性最差。更有研究表明，骨料中某一段粒級(jí)顆粒過多或過少都會(huì)使混凝土的工作性變差，從而導(dǎo)致其耐久性變差。相對(duì)于機(jī)制砂而言，天然砂級(jí)配分布比較合理，因此具有較高的堆積密度，使混凝土孔隙率降低，從而提高了混凝土的耐久性。另外，合理分布的顆?？梢詼p少混凝土的用水量，從而減小泌水和收縮。

　　然而，級(jí)配對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響科學(xué)界并未達(dá)成共識(shí)。有的學(xué)者認(rèn)為，細(xì)骨料合理的級(jí)配能夠提高混凝土的強(qiáng)度；另有學(xué)者認(rèn)為級(jí)配差的細(xì)骨料配制的混凝土雖然工作性差，但是只要振搗密實(shí)，其強(qiáng)度仍然能夠滿足要求。C.R.Marek認(rèn)為，已有的細(xì)骨料級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)僅適合用于顆粒形狀比較規(guī)則的細(xì)骨料，對(duì)于存在較多針片狀顆粒的機(jī)制砂則不適用。

　?。?）機(jī)制砂中的石粉

　　機(jī)制砂通常含有5～20%的石粉。對(duì)于石粉含量的限值，各國(guó)都有不同的規(guī)定。例如粒級(jí)分析：美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定石粉含量最多不能超過7%，日本的石粉含量限值亦為7%，印度則為20%。粒級(jí)分析我國(guó)《建設(shè)用砂》規(guī)定，機(jī)制砂MB值小于等于1.4或快速法試驗(yàn)合格時(shí)，石粉含量最多不能超過10%。然而，各國(guó)對(duì)石粉的界定不盡相同。中國(guó)、美國(guó)、日本等將75μm以下的微粒界定為石粉，英法等歐洲國(guó)家則界定為63μm以下。為了使生產(chǎn)的產(chǎn)品符合相關(guān)規(guī)定，機(jī)制砂必須通過水洗或風(fēng)選進(jìn)行除粉。這樣做不僅會(huì)增加成本、帶來新的污染，而且還會(huì)使機(jī)制砂的級(jí)配遭到破壞。陳家瓏經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過水洗進(jìn)行除粉的，洗走的并非只有小于0.075mm的顆粒，同時(shí)還有0.15mm、0.3mm，甚至是0.6mm的顆粒。

　　目前機(jī)制砂中石粉對(duì)混凝土性能的影響主要有兩種研究方法粒級(jí)分析：一種方法是采用原本含有石粉的機(jī)制砂來配制混凝土，只是調(diào)節(jié)石粉的含量；另外一種方法是把石粉單獨(dú)篩選出來，作為摻合料摻加到普通天然砂混凝土中，以取代部分水泥。從機(jī)制砂應(yīng)用的角度來看，第一種方法更接近工程實(shí)際。不管是采用哪種方法，眾多學(xué)者在如下一點(diǎn)上已經(jīng)達(dá)成共識(shí)：增加機(jī)制砂中石粉的含量能夠提高混凝土的粘聚性，改善混凝土離析、泌水的現(xiàn)象，但是石粉的含量過高會(huì)使混凝土變得干稠。

　　不過在石粉含量如何影響混凝土坍落度的問題上，學(xué)者們的看法卻不盡相同。有的學(xué)者認(rèn)為，機(jī)制砂中的石粉顆粒很小，所以有很大的比表面積，能夠吸附大量的水，使得混凝土的坍落度減小；有的學(xué)者卻認(rèn)為，石粉的存在能夠使機(jī)制砂的級(jí)配得到一定的改善，而且石粉填充于骨料顆粒之間，起到一定的潤(rùn)滑作用，使得骨料顆粒間的摩擦減小，能夠增加混凝土的坍落度。目前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為存在一個(gè)石粉含量的閾值，未超過這個(gè)閾值時(shí)，石粉的存在對(duì)混凝土坍落度具有積極的作用；超過這個(gè)閾值，石粉就會(huì)對(duì)混凝土的坍落度產(chǎn)生不利影響。這可能是因?yàn)?，未超過石粉含量的閾值時(shí)，由于石粉較少，石粉對(duì)機(jī)制砂級(jí)配的改善和對(duì)機(jī)制砂顆粒間空隙的填充占主導(dǎo)作用，導(dǎo)致混凝土的坍落度增大。有學(xué)者認(rèn)為，石粉在填充骨料顆粒間空隙的情況下不會(huì)增大需水量；超過石粉含量的閾值時(shí)，由于石粉較多，石粉對(duì)水的吸附占主導(dǎo)作用，導(dǎo)致混凝土的坍落度減小。李北星等人的研究成果表明，在中高水灰比（0.45～0.6）機(jī)制砂混凝土中，這個(gè)閾值介于10%和20%之間。石粉作為摻合料取代部分水泥摻加到混凝土中，隨石粉含量增加，混凝土坍落度減小。

　　在石粉如何影響混凝土強(qiáng)度的問題上，學(xué)者們一致認(rèn)為一定的石粉含量能夠提高混凝土的強(qiáng)度。石粉具有填充性，能夠填充混凝土中的孔隙，使混凝土變得更加密實(shí)；石粉還具有吸水性，能夠吸附大量的自由水，避免自由水聚集在骨料表面，使混凝土界面過渡區(qū)得到改善。然而，石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也與其巖性有關(guān)，因?yàn)闄C(jī)制砂中的石粉是否具有活性一直以來都是諸多學(xué)者爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。有學(xué)者認(rèn)為，石粉只是惰性填充料，本身不具有活性，不參與水化反應(yīng)。但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，石灰?guī)r（主要成分為CaCO3）石粉是具有活性的。它能在水泥水化過程中與水泥中的C3A和C4AF發(fā)生反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣，從而改善水泥基材料的一些性能。對(duì)于混凝土強(qiáng)度來說，也有一個(gè)最佳石粉含量，介于10%和20%之間。超過這個(gè)值，混凝土抗壓強(qiáng)度便會(huì)降低。但是Tahir?elik的研究表明，即使機(jī)制砂中的石粉含量高達(dá)30%，混凝土抗壓強(qiáng)度還是比不含石粉的對(duì)照組高。也就是說，常規(guī)的石粉含量（5～20%）不會(huì)對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。當(dāng)把石粉用于摻合料摻加到混凝土中，會(huì)使混凝土抗壓強(qiáng)度下降。

　　一般認(rèn)為，混凝土的滲透性越低，水及腐蝕性介質(zhì)越不易滲入，即耐久性越好。前面已經(jīng)講過，石粉能夠改善混凝土離析泌水的現(xiàn)象，改善混凝土的界面過渡區(qū)，使水泥石和骨料之間有一個(gè)很好的粘結(jié)。而且，石粉的填充效應(yīng)能夠阻斷混凝土內(nèi)部可能形成的滲透通路，從而提高混凝土的抗?jié)B性。但是混凝土的抗凍性卻剛好相反，越密實(shí)的混凝土抗凍性越差。為此，工程上通常通過引氣的方式，增加混凝土內(nèi)部的孔隙來提高混凝土的抗凍性。石粉作為摻合料摻加到混凝土中，隨石粉含量增加，抗?jié)B性變差而抗凍性變好。