不同岩性机制砂石粉特性研究

李科诚， 赵 扬，夏京亮，周永祥

(1.中交四航局第一工程有限公司，广州 510310；2.中国路桥工程有限责任公司，北京 100011；3.中国建筑科学研究院，北京 100013)

当前，我国正在积极推进“一带一路”发展战略，肯尼亚是“一带一路”战略东非布局的首站，蒙内铁路已建成通车，作为延长线的内马铁路正在建设。内马铁路是继蒙内铁路之后继续完全采用中国标准设计施工、中国技术集成、中国管理经验、中国机电设备建造的又一条国际干线铁路，项目建设将进一步夯实中国铁路标准在东非乃至整个非洲推广应用的基础。

肯尼亚大部分地区常年干旱，河流较少且水流量不大，河砂匮乏，且存在含泥量和泥块含量过大、轻物质含量和有机物含量过多等质量问题，同时肯尼亚非常注重环境保护，其多个郡都有限制或禁止开采河砂的法律，而且内马铁路工程沿线缺少可以开采利用的河砂，采用机制砂是必然的选择。在机制砂应用过程中石粉是其关键问题，机制砂中通常含有石粉，其性质和在混凝土中的作用，不能等同于天然砂中的泥含量[1,2]，目前已经有关于石粉不同含量对于混凝土性能影响的研究[3-7]，但是石粉本身，尤其是石粉特性方面的研究成果还较少，该文采用4种岩性机制砂石粉，研究了石粉特性，以期推动机制砂在内马铁路中应用。

1 试验材料

岩石粉，包括片麻岩石粉(PMY)、花岗岩石粉(HGY)、玄武岩石粉(XWY)和石灰石粉(SHS)，基本技术指标见表1。

表1 不同岩石粉的基本技术指标

2 结果与分析

2.1 粒度分析

采用珠海欧美克仪器有限公司生产的LS-C(IIA)干法激光粒度分析仪对石粉进行了粒度分析。片麻岩石粉的D50为34.28 μm，D90为75.77μm；玄武岩石粉的D50为9.31 μm，D90为1.48 μm；花岗岩石粉的D50为22.56 μm，D90为2.39 μm；石灰石粉D50为23.75 μm，D90为59.79 μm。可以看出，片麻岩石粉的粒度分布最范围广，玄武岩石粉D50最小。表2为天然岩石粉的粒径分布情况，可以看出片麻岩石粉和石灰石粉在30～6 μm分布较多。

表2 天然岩石粉的粒径分布 /%

2.2 化学成分

采用X射线荧光分析对4种天然岩石粉样品进行了化学成分分析。岩石粉的化学成分见表3。由表3可以看出：石灰石粉主要由含钙矿物组成，石灰石粉含有较高含量的MgO；片麻岩石粉主要成分为SiO2和Al2O3，含量在80%以上。花岗岩石粉的主要组成成分为SiO2和Al2O3。

表3 天然岩石粉化学成分分析 /%

2.3 微观形貌

采用扫描电镜(SEM)观察天然岩石粉的微观形貌，结果见图1。放大2 000倍的情况下可看出相同放大倍率下，石灰石粉的颗粒较多，石灰石粉较细，片麻岩石粉较粗。放大到20 000倍时，颗粒表面的情况明显，从图中可以看出，片麻岩石粉颗粒表面有许多层状、片状结构，颗粒表面有许多孔隙腔体结构，表面粗糙，表面积较大；玄武岩石粉，颗粒表面较光滑；花岗岩石粉有许多层状碎屑；石灰石粉表面较光滑，没有较多凹壑，比表面积相对片麻岩石粉较小，需水量较片麻岩石粉小。

2.4 物相分析

采用日本理学的Smartlab-3kw型号的多晶衍射仪，对不同粉体进行衍射分析，结果见图2。片麻岩石粉主要晶体矿物为石英、长石和绿泥石；玄武岩石粉的主要有长石和石英；花岗岩石粉含有钠长石和石英；石灰石粉为白云石。

3 结 论

a.石灰石粉主要由含钙矿物组成，石灰石粉含有较高含量的MgO；片麻岩石粉主要成分为SiO2和Al2O3，含量在80%以上。花岗岩石粉的主要组成成分为SiO2和Al2O3。

b.片麻岩石粉颗粒表面有许多层状、片状结构，颗粒表面有许多孔隙腔体结构，表面粗糙，表面积较大；玄武岩石粉，颗粒表面较光滑；花岗岩石粉有许多层状碎屑；石灰石粉表面较光滑，没有较多凹壑，比表面积相对片麻岩石粉较小，需水量较片麻岩石粉小。

c.片麻岩石粉主要晶体矿物为石英、长石和绿泥石；玄武岩石粉的主要由长石和石英；花岗岩石粉含有钠长石和石英；石灰石粉为白云石。

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