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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着建筑行业的快速发展，混凝土的需求量越来越大，天然砂资源紧张且价格日益上涨，过度的开采甚至严重地破坏了当地的生态环境。机制砂混凝土的出现有效地解决了这一难题，因其具有明显的环保及社会经济综合效益逐渐成为建设用砂的主流。机制砂俗成人工砂，是指经除土后，由机械破碎、筛分制成的粒径小于4．75 mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒。它与天然砂相比有以下几个特点：（1）机制砂生产具有固定的生产工艺，岩性统一；（2）机制砂表面较为粗糙，且颗粒尖锐有棱角；（3）机制砂取材广泛，如矿山尾矿，工业废渣等，合理使用机制砂也提高了对废弃资源的再利用；（4）机制砂的颗粒表面覆盖有大量石粉；（5）由于生产工艺的约束，机制砂一般为中粗砂，但可以根据需要调整级配；（6）采用干法生产时机制砂含水量基本为零，采用湿法生产时其含水量则较大。
而在上述几点中，与天然砂相比最显著的特点是机制砂含有大量粒径小于0.075mm的石粉颗粒。石粉作为机制砂生产中不可避免的组分，其含量、品质及量质耦合作用显著影响混凝土的性能，尤其是当石粉中夹杂粘土时对混凝土的工作性、力学、变形和耐久性能均有很大影响，其中对混凝土工作性的影响最为人们关注。为探明石粉对混凝土性能的影响规律，同时为机制砂的应用提供理论依据，石粉对混凝土性能的影响成为机制砂混凝土领域的核心问题，也越来越受到国内外众多学者的关注。
贵州是我国最早对机制砂展开研究并大规模使用的地区， 并在1978年出台了第一本机制砂地方标准。随后，云南、四川、湖北等地开始推广使用机制砂，国内科研机构和各大院校也对机制砂展开了系统而卓有成效的研究。
2. 研究的基本内容与方案
1.基本内容
①石粉对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆流动性的影响； ②石粉对掺聚羧酸减水剂的水泥胶砂流动度的影响；
③石粉特聚羧酸减水剂适应性的影响与作用机理研究。
2.主要目标
本课题主要通过水泥浆体流动度和胶砂流动度方法，研究石粉岩性、黏土含量（以亚甲蓝MB值表征）、石粉含量对聚羧酸盐减水剂适应性的影响，并拟通过吸附行为和zeta电位测试揭示石粉和水泥颗粒对减水剂的竞争吸附作用，试图建立石粉对聚羧酸减水剂吸附性能的快速评价方法，阐述石粉对机制砂混凝土流变性能的影响机理。
3.技术方案及措施
1、试验材料准备
①机制砂：采集石灰岩、花岗岩和玄武岩机制砂试样；
②石粉：从各种机制砂中通过筛分小于75μm的颗粒，分离出石粉，或对机制砂进行粉磨制备一定细度的石粉，并对其岩性、MB值进行检测：
③粘土：采用膨润土（以蒙脱土为主要矿物）
④减水剂：聚羧酸减水剂
⑤其他：42.5PO水泥；标准砂等
2、试验方案
（1）石粉对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆流动性的影响
水泥净浆流动度测定参照建筑工业行业标准JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》，实验所用配合比如下：
| 方法 | 水泥/g | 水/g | 减水剂（折固掺量） |
| 流动度法 | 500 | 145 | 0.16% |
①测定石粉岩性影响实验时，机制砂石粉掺量（内掺）设定为30%，分别测试石灰岩、花岗岩和玄武岩三种岩性石粉掺入的水泥净浆的流动度；
②测定石粉MB值影响实验时，机制砂石粉掺量（内掺）设定为30%，选用石灰岩砂，将膨润土以不同比例替代石粉配成一系列不同MB值的石粉：MBV4、MBV8、MBV12、MBV16、MBV20，分别测试不同MB值石粉掺入的水泥净浆的流动度；
③测定石粉含量影响实验时，选用石灰岩砂，机制砂石粉掺量（内掺）分别为 3%、6%、9%、12%、15%，分别测试掺入不同含量石粉的水泥净浆的流动度。
（2）石粉对掺聚羧酸减水剂的水泥胶砂流动度的影响
水泥胶砂流动度测定依照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》，实验中采用的砂浆配合比如下：
| 砂浆种类 | 石粉/g | 水泥/g | 标准砂/g | 水/g | 减水剂/g |
| 对照组 | ----- | 450 | 1350 | 180 | 砂浆流动度达到180mm |
| 实验组 | 135 | 315 | 1350 | 180 | 与对照组相同 |
①测定石粉岩性影响实验时，分别测试石灰岩、花岗岩和玄武岩三种岩性石粉砂浆的流动度；
②测定石粉MB值影响实验时，选用石灰岩砂，将膨润土以不同比例替代石粉配成一系列不同MB值的石粉：MBV4、MBV8、MBV12、MBV16、MBV20，石粉掺量固定为机制砂质量的30%，分别测试不同MB值砂浆的流动度；
③测定石粉含量影响实验时，选用石灰岩砂，石粉含量依次设定为水泥的10%、15%、20%、25%、30%，分别测试不同石粉含量砂浆的流动度。
（3）石粉对聚羧酸减水剂适应性的影响与作用机理研究
①TOC吸附试验：采用石灰岩、花岗岩和玄武岩三种石粉测试不同岩性石粉的减水剂吸附量；采用上述实验配制的一系列不同MB值的石粉测试不同粘土含量的石粉的减水剂吸附量；同时也对水泥、粉煤灰的减水剂吸附量进行测试。
②zeta电位试验：固定悬浮液的水灰比为 0.29，测试0%、0.2%、0.6%、0.8%、1.0%这一系列不同聚羧酸减水剂掺量下水泥浆体、石粉浆体、粉煤灰浆体的 zeta 电位。
3、试验方法
（1）石粉特性研究
①用XRD物相定性分析法进行石粉岩性测定；
②石粉MB值的测定参照公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）中T0349-2005细集料亚甲蓝实验进行。测定石粉亚甲蓝时，每次称取30g±0.1g，再按规范判断滴定终点，记录消耗的亚甲蓝溶液体积数，按公式计算石粉亚甲蓝值。
（2）净浆流动度测底
参照建筑工业行业标准JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》，每锅浆体用搅拌机进行机械搅拌。试验前使搅拌机处于工作状态。将玻璃板置于工作台上,并保持其表面水平。用湿布把玻璃板、圆模内壁、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将圆模置于玻璃板的中间位置,并用.湿布覆盖。将基准减水剂和约1/2的水同时加人锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准臧水剂的容器直至干净并全部加人锅中,加人水泥,把锅固定在搅拌机上,按搅拌程序搅拌。将锅取下,用搅拌勺边搅拌边将浆体立即倒人置于玻璃板中间位置的圆模内。对于流动性差的浆体要用刮刀进行插捣，以使浆体充满圆模。用刮刀将高出圆模的浆体刮除并抹平,立即稳定提起圆模。圆模提起后,应用刮刀将粘附于圆模内壁上的浆体尽量刮下,以保证每次试验的浆体量基本相同。提取圆模1min后,用卡尺测量最长径及其垂直方向的直径,二者的平均值即为初始流动度值。快速将玻璃板.上的浆体用刮刀无遗留地回收到搅拌锅内,并采取适当的方法密封静置以防水分蒸发。清洁玻瑞板、圆模。自加水泥起到60min时,将静置的水泥浆体按搅拌程序重新搅拌,重复上述操作，依次测定基准减水剂各掺量下的60min流动度值。
（3）砂浆流动度比测定
依照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》，采用高60mm、上口内径70mm和下口内径100mm的截锥圆模，将截锥圆模放置在NLD-3型水泥胶砂流动度测定仪的圆台正中心位置，将拌好的砂浆按规定的装料和插捣方式装入截锥圆模中，抹平, 然后提模、打开跳桌跳动25次，停止后用卡尺测胶砂底面最大扩散直径及与其垂直直径的平均值。流动度比为实验组与对照组的比值，取两次实验结果的算术平均值，精确至1%。
（4）石粉对聚羧酸减水剂适应性研究
①总有机碳（TOC）测定：采用聚羧酸减水剂的初始浓度减去TOC测得的聚羧酸减水剂浓度得到差值，计算吸附量。为了便于收集样品进行TOC测试，首先，在室温条件下称取机制砂石粉15g，加入至稀释30倍聚羧酸减水剂中，磁力搅拌器中搅拌15min后，将样品置于离心机上离心5min，离心机转速控制在4000r/min。取离心上清液通过0.22μm的微孔滤膜抽滤:最后在一定量滤液稀释10倍至TOC可分析的范围进行测量。试验先把样品经过浓盐酸酸化，将溶液中所含的无机碳以二氧化碳的形式释放出，再经过红外测定其二氧化碳的含量。样品在氧气气氛中，不断升温至850℃至有机碳完全燃烧，其所释放的二氧化碳即为总碳量。总碳量减去无机碳量即可得到总有机碳量。TOC的值折算出聚羧酸减水剂的残余含量，再通过计算前后浓度之差即可得到吸附量值（T）。
②zeta电位实验法：测试时将待测溶液混合均匀,经离心机离心后静置后取上层清液，依次吸取0.5ml置于微电泳仪内进行试验。测试时选择适当胶粒,每10个为一组，取其平均值。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4-5周：按照设计方案，开展石粉岩性、含量和mb值对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆流动性的影响试验。
第6-9周：按照设计方案，开展石粉岩性、含量和mb值对掺聚羧酸减水剂的水泥胶砂流动性的影响试验，计算不同岩性石粉、含量和mb值石粉的流动度比。总结提出流动度比评价石粉对聚羧酸减水剂吸附性能的方法。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 高瑞军，吴浩，王玲，等. 外掺机制砂石粉对水泥基材料流变性能的影响及机理[j]. 硅酸盐通报，2019,38（4）:1080-1085
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[4] 刘战鳌 ，周明凯，李北星. 石粉对机制砂混凝土性能影响的研究进展[j]. 材料导报，2014.01.01，28（19）：100-103.
