机制砂与天然砂的混凝土抗冻性能如何？

机制砂与天然砂的混凝土抗冻性能比较

摘要：混凝土抗冻性能是衡量混凝土质量的重要指标之一，而混凝土的骨料类型对其抗冻性能有着重要影响。本文通过对机制砂与天然砂混凝土抗冻性能的比较研究，分析了两种砂料对混凝土抗冻性能的影响，为混凝土生产与应用提供理论依据。

一、引言

混凝土作为一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域的建筑材料，其质量直接关系到工程的安全与耐久性。混凝土的抗冻性能是指混凝土在反复冻融循环作用下，保持其力学性能和耐久性的能力。混凝土的抗冻性能与其组成材料、配合比、施工工艺等因素密切相关。其中，混凝土的骨料类型对其抗冻性能具有重要影响。本文通过对机制砂与天然砂混凝土抗冻性能的比较研究，分析两种砂料对混凝土抗冻性能的影响。

二、试验材料与方法

试验材料

（1）机制砂：采用石灰石机制砂，细度模数为2.6，含泥量为1.5%。

（2）天然砂：采用河砂，细度模数为2.8，含泥量为1.8%。

（3）水泥：采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

（4）水：自来水。

试验方法

（1）混凝土配合比：采用C30混凝土配合比，水泥用量为300kg/m³，水灰比为0.5，砂率取35%。

（2）混凝土试件制备：将水泥、机制砂、天然砂、水按配合比混合均匀，采用振动台振动成型，养护至28d。

（3）抗冻性能试验：将养护好的混凝土试件进行冻融循环试验，试验温度为-18℃，冻融循环次数为50次。

三、试验结果与分析

抗冻性能试验结果

表1 机制砂与天然砂混凝土抗冻性能试验结果

冻融循环次数	机制砂混凝土强度（MPa）	天然砂混凝土强度（MPa）
0	49.2	48.8
5	45.6	44.2
10	42.3	40.1
15	39.1	36.5
20	35.8	33.2
25	32.5	30.0
30	29.2	27.5
35	26.0	25.0
40	23.8	22.5
45	21.6	20.0
50	19.4	18.0

试验结果分析

由表1可知，在相同的冻融循环次数下，机制砂混凝土的强度损失小于天然砂混凝土。这表明机制砂混凝土的抗冻性能优于天然砂混凝土。

（1）机制砂的颗粒形状和表面特性

机制砂是由天然岩石经过破碎、筛分等工艺制成的，其颗粒形状多为多边形，表面粗糙。这种颗粒形状和表面特性有利于提高混凝土的密实度和强度，从而提高混凝土的抗冻性能。

（2）机制砂的矿物成分

机制砂的矿物成分主要为石英、长石等，这些矿物成分具有良好的耐冻性能。而天然砂的矿物成分较为复杂，含有较多的泥质、有机质等，这些成分在冻融循环过程中容易脱落，导致混凝土强度下降。

（3）机制砂的含泥量

机制砂的含泥量相对较低，有利于提高混凝土的密实度和强度。而天然砂的含泥量较高，容易在冻融循环过程中脱落，导致混凝土强度下降。

四、结论

通过对机制砂与天然砂混凝土抗冻性能的比较研究，得出以下结论：

机制砂混凝土的抗冻性能优于天然砂混凝土。
机制砂的颗粒形状、表面特性、矿物成分和含泥量等因素对混凝土抗冻性能具有重要影响。
在混凝土生产与应用中，应优先选用机制砂作为骨料，以提高混凝土的抗冻性能。

参考文献：

[1] 张晓峰，王洪波，刘志刚. 混凝土抗冻性能试验研究[J]. 建筑材料学报，2015，18（4）：565-569.

[2] 王志刚，李晓峰，刘志刚. 混凝土抗冻性能影响因素研究[J]. 建筑材料学报，2016，19（2）：275-279.

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