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细粉是机制砂中粒径小于75μm的颗粒,其含量与特性对混凝土性能均有着重要影响。针对机制砂中细粉的特性表征和有害性评价有待完善、细粉对混凝土性能的影响规律及在规范中含量限值存在争议,以及机制砂除粉浪费资源和污染环境等问题,本文系统研究了机制砂中细粉的特性,以及细粉的特性及量质协同对新拌和硬化混凝土性能的影响,揭示了细粉对混凝土性能的影响规律和作用机理,建立了机制砂中细粉的有害性评价方法,可为细粉含量限值的放宽及机制砂混凝土的优质应用提供理论依据与技术支撑。(1)通过筛分、水洗、粉磨等方式制备了多种细粉,采用多指标表征了机制砂中原状细粉的理化特性,比较了不同制备方式细粉的特性差异,并分析了表征指标间相关性。研究表明:机制砂中细粉在细度、矿物成分、需水性、吸附性、活性上存在较大差异,且细粉特性受制备方式的影响较大。不同细粉特性的差异本质在于活性和需水性的不同,二者分别主要与其细度和MBV(MB值)有关。(2)以不同细度和MBV的细粉为对象,在固定含量下研究了机制砂中细粉的特性对混凝土性能的影响。研究表明:细粉细度的提高可从一定程度上改善水泥与减水剂的相容性和新拌混凝土的工作性,提高硬化混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性,但对于干缩和抗冻性的影响较小。细粉MBV的增加会降低水泥与减水剂间相容性,提高固定坍落度下用水量和减水剂用量,降低抗冻性和增大干缩,并分别在超过10、7后降低C30、C60混凝土(W/C不变)的抗氯离子渗透性和抗压强度。细粉MBV变化对C60混凝土性能的影响高于C30混凝土,高MBV细粉的负面影响主要是增大固定工作性下用水量所致。(3)以不同MBV细粉为对象,在变化含量下研究了细粉的质与量对混凝土性能的影响。研究表明,细粉对混凝土性能的影响不仅与含量有关,而且与MBV相关,细粉对混凝土性能的影响规律主要取决于二者间协同作用。细粉的MBV越大、含量越高,工作性、抗冻性降低和干缩增大的趋势越显著。C60混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性在细粉MBV超过7和细粉含量超过7%后降低较为显著,而C30混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性在细粉MBV和细粉含量变化时未受负面影响。(4)通过测试不同机制砂的MBV、2.36mm通过率、细粉含量、细粉MBV等参数,确定了由细粉的含量和MBV乘积组成的改性MBV与机制砂MBV、细粉MBV的关系。分析了改性MBV与砂浆和混凝土性能的相关性,建立了采用细粉MBV和改性MBV控制含泥量的双控体系,并分级提出了细粉含量的限值建议。研究表明,改性MBV与细粉MBV成正比,并可与机制砂MBV建立正线性关系。改性MBV与砂浆以及C30和C60混凝土性能均存在较高相关性,表明改性MBV可用于评价机制砂中细粉的有害性。提出用于一般要求、有抗冻抗渗要求的C30和C60混凝土中机制砂的改性MBV分别不超过和140和100、100和70。(5)通过XRD、DTG、水化热、SEM、MIP等分析了不同细粉对混凝土性能的影响机理。研究表明,细粉对水泥水化的影响不仅与水灰比和龄期有关,而且与其矿物特性有关。细粉能加速初始水解期水化,膨润土和高MBV含粘土石粉的作用最显著,但在加速期后无显著影响。石粉和低MBV含粘土石粉能轻微促进水泥早期水化,而膨润土和高MBV含粘土石粉在低水灰比下会阻碍晚期水化。含粘土石粉加入C30混凝土中能改善界面过渡区和孔结构,但在MBV超过10(改性MBV超过100)后会削弱C60混凝土的界面粘结和增加孔隙率。高MBV细粉的劣化作用可归纳为增大水灰比的物理机制和阻碍水化、削弱界面过渡区和孔结构的化学机制。