介绍了近年来国内外关于杂散电流腐蚀混凝土和机制砂混凝土的研究现状,分析了杂散电流引发钢筋腐蚀的机理,介绍了杂散电流对混凝土耐久性能造成的影响,总结了在母岩种类、石粉含量等因素控制下机制砂混凝土性能的差异,指出了当严格把控机制砂的母岩和石粉含量时,机制砂混凝土具备良好的抗氯离子侵蚀性能,能够作为天然砂混凝土的替代品,并对机制砂混凝土抗杂散电流腐蚀在地铁管片工程中的应用进行了展望。

通过改变石粉(SP)含量(0、5%、10%、15%)和再生粗骨料(RCA)取代率(0、33%、66%、100%)进行了48个棱柱体受压应力-应变全曲线试验,研究了石粉、再生粗骨料对机制砂再生混凝土轴心抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响。基于损伤力学原理,参考已有的普通混凝土应力-应变本构关系,建立了机制砂再生混凝土单轴受压应力-应变本构方程。结果表明:理论曲线与试验数据吻合度较好。

为了研究石粉含量对中低强度机制砂混凝土性能的影响,设计了4组不同石粉含量的C35机制砂混凝土,并进行了力学性能、耐久性能以及微观结构测试和分析。结果表明:适量的石粉可以优化混凝土的孔隙结构,有利于提高混凝土的早期抗裂性能、劈裂抗拉强度、抗压强度和抗氯离子渗透性能;过量的石粉会增加混凝土早期开裂风险,且对混凝土强度不利;建议在配制此类低强度等级混凝土时,机制砂的石粉含量应控制在20%以内。

以原料形态为石灰石和卵石的两种机制砂作细骨料,通过配合比设计,研制出了C60、C80、C100机制砂高强混凝土,研究了机制砂原料形态以及不同石粉含量(3%、5%、7%、10%)对高强机制砂混凝土工作性能和抗压强度的影响。结果表明,机制砂原料形态对高强机制砂混凝土工作性能和抗压强度影响较为显著;石粉含量对高强机制砂混凝土工作性能影响较大,对强度影响较小;石粉含量小于等于7%时,两种原料形态的高强机制砂混凝土均具有良好的工作性能与力学性能,满足结构设计要求,研究结果可为工程实际应用提供参考。

分析了粉煤灰、增稠保水剂、引气剂掺量以及机制砂石粉含量对湿拌砂浆性能的影响,通过正交试验对机制砂湿拌砂浆的配比进行了优化,确定了粉煤灰、增稠保水剂、引气剂最佳掺量分别为12%、1.8%、0.2‰,机制砂中最佳石粉含量为10%,按其配制的机制砂湿拌砂浆性能优异。

通过泵送阻力测定仪,测试了石粉含量、MB值、掺合料和外加剂对不同强度机制砂混凝土可泵性的影响。结果表明,低强度机制砂混凝土中,随着石粉含量和MB值的增加,泵送阻力逐步减小,石粉含量20%时,泵送阻力最小;粉煤灰和引气剂能有效降低泵送阻力。高强机制砂混凝土中,随着石粉含量和MB值的增加,泵送难度增大;MB值0.25时,5%~7%的石粉含量不影响高强机制砂混凝土的泵送;相比粉煤灰和矿渣粉,硅灰更能够有效降低高强机制砂混凝土的泵送阻力。超吸水树脂是一种有效降低机制砂混凝土泵送阻力的外掺料。

采用肯尼亚火成岩机制砂从胶凝材料优化、粉煤灰掺量、砂率和石粉含量等几个角度开展试验研究,结果表明,在一定范围内,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的坍落度和扩展度增大,混凝土抗压强度降低,特别是混凝土早期强度降低幅度较为明显;混凝土电通量随着粉煤灰掺量的增加而降低,随着粉煤灰掺量的增加,电通量降低幅度有所减缓;砂率对混凝土坍落度和电通量的影响较小,随着砂率的提高,混凝土抗压强度有所降低;随着机制砂石粉掺量的增加,混凝土坍落度和扩展度均在增大,混凝土抗压强度有所提高,混凝土电通量有所降低,在石粉含量7%以上时,其对混凝土电通量影响不大。

针对贵州地区公路工程桥梁用高性能混凝土机制砂石粉含量高、粉煤灰质量差等问题,对不同石粉含量、不同矿物掺合料的机制砂混凝土性能进行了试验研究。研究结果表明,石粉虽作为惰性材料,但在一定掺量范围内,对混凝土性能具有一定程度的改善。在实际工程中,建议石粉含量控制在10%左右;Ⅱ级粉煤灰因其烧失量大、活性小对混凝土性能有着不利的影响;磨细复合掺合料可显著提升机制砂混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能。因此,针对贵州地区优质粉煤灰匮乏的现状,建议将低等级粉煤灰与磨细矿渣进行二次加工磨细后再掺入混凝土使用。此外,根据研究成果在工程中的应用情况,提出了贵州地区桥梁用机制砂混凝土原材料的选型标准。