人工砂中游离云母含量测定方法与控制标准研究

In west China, manufactured sand crushed by rocks with high content of mica was used in some large-scale hydropower stations. Usually, the sand is harmless to concrete when its free mica content is not more than 2%. However, manufactured sand is crushed by rock and different from natural sand weathered by rock. The grain size of most of free mica in manufactured sand is smaller than 0.3mm, which can not be measured by the method in the Chinese standard. Engineering practices and laboratory tests showed that the manufactured sand crushed by the rocks with high content of mica had adverse effects on concrete properties, such as water content, workability and tensile strength etc. Therefore, SEM, X-ray diffraction, chemical analysis and other methods will be used in this work to test the content of free mica in manufactured sand. By comparing the results tested by the methods mentioned above, the measuring method of free mica in manufactured sand is provided. Also, effects and its mechanism of free mica on concrete performance and the rational limit content of mica is studied by concrete experiments. According to this study, the effective measuring method of mica content in manufactured sand shall be put forward to improve concrete quality and reduce the risks in engineering.

因各种因素限制，西部部分大型水电工程常采用高云母含量岩石轧制人工砂。通常认为天然砂中云母含量不超过2%时对混凝土的危害可忽略，但与天然砂由岩石风化而成不同，人工砂由岩石轧制而成，所含游离云母粒径多小于0.3mm，而现行规范规定的方法只能测试粒径大于0.3mm的游离云母含量，无法准确测试人工砂中的游离云母含量。工程实践和室内试验显示，高云母含量岩石轧制的人工砂对混凝土性能的影响规律与天然砂存在较大差异，所配制的混凝土综合性能较差。为解决上述问题，本项目拟采用SEM、X射线衍射、化学分析等测试方法对比分析人工砂中游离云母含量，提出人工砂中游离云母含量的测定方法，并通过试验探明人工砂中游离云母含量对混凝土性能的影响规律和影响机理，提出人工砂中游离云母含量限值，以完善相关规范中人工砂中游离云母含量的限值，填补在人工砂中游离云母含量测试方法方面的空白。

因各种因素限制，西部部分大型水电工程常采用高云母含量岩石轧制人工砂。通常认为天然砂中云母含量不超过2%时对混凝土的危害可忽略，但与天然砂由岩石风化而成不同，人工砂由岩石轧制而成，所含游离云母粒径多小于0.3mm，而现行规范规定的方法只能测试粒径大于0.3mm 的游离云母含量，无法准确测试人工砂中的游离云母含量。工程实践和室内试验显示，高云母含量岩石轧制的人工砂对混凝土性能的影响规律与天然砂存在较大差异，所配制的混凝土综合性能较差。本项目针对石粉云母含量测试方法、石粉云母对混凝土性能的影响等关键问题，严格按照项目资助计划书中约定的研究内容逐项开展研究，整个项目按照预定计划有序进行，达到了预期研究目标，主要结论如下：.（1）现行规范规定的砂中云母含量测试试验方法，即在3~5倍放大镜用人工挑选云母的方法无法测试砂中颗粒粒径小于0.3mm的云母含量，该方法测试得到的天然砂中云母含量较准确，但对于石粉含量较高的人工砂，特别是对于云母含量较高的原岩轧制的人工砂，采用该方法测试得到的云母含量与实际云母含量存在较大区别。.（2）采用X-射线衍射、结合图像分析的岩相分析法等微观分析方法，能有效地测试出颗粒粒径小于0.3mm的云母含量，可用于人工砂云母含量测试。.（3）云母含量较高的原岩轧制的人工砂中，粒径大于0.3mm的云母含量高低与原岩矿物（晶体）结构和云母颗粒粒径密切相关。采用粗粒结构和云母颗粒粒径较大的原岩轧制人工砂时，要高度重视人工砂中粒径大于0.3mm的游离云母含量；采用中、细粒结构和和云母颗粒粒径较小的原岩轧制人工砂时，则需重视人工砂中石粉对混凝土性能的影响。.（4）高云母含量石粉对混凝土单位用水量、拌和物和易性和混凝土抗拉强度存在较大的不利影响，会提高单方混凝土中的胶凝材料用量，但其影响程度低于砂中大颗粒云母，通过控制人工砂中的石粉含量可以有效降低高云母含量石粉对混凝土性能的不利影响。采用高云母含量石粉人工砂配制强度等级要求较低的大体积混凝土时，建议控制石粉含量≤15%；用于配制抗压强度和抗冲磨强度要求较高的抗冲磨混凝土时，建议控制石粉含量≤10%。