機制砂代替天然砂在泵送混凝土中的應用

趙日新 白永智

（1遼寧喜信商品混凝土有限公司，遼寧 葫蘆島125004；2中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京100024）

引 言

隨著建筑業的發展以及對生態環境的重視，天然砂已不能滿足建筑工程和預拌混凝土的需要，使用機制砂代替天然砂已經成為形勢所需。機制砂是一種通過機械破碎、篩分或通過水洗形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，一般含有較多石粉，顆料表面粗糙，尖銳多棱角，細度模數可調。通過試驗，使用機制砂完全能夠代替天然砂，生產坍落度大于200mm以上，強度C60以下的泵送混凝土，此次試驗為坍落度200mm，設計強度為C50的泵送混凝土。

1 原材料[1]

水泥選用唐山冀東水泥廠生產的盾石牌P·O42.5水泥，性能指標見表1。

表1 水泥性能指標

粉煤灰選用綏中熱電廠的Ⅰ級粉煤灰，質量指標見表2。

表2 粉煤灰質量指標

粗集料：主要控制指標為最大粒徑、針片狀含量和級配。根據泵送混凝土施工技術規范，最大粒徑與輸送管管徑之比為：泵送高度<50m 時，≤1:3，泵送高度在50～100m時，宜為1:3～1:4，泵送高度>100m時，宜為1:4～1:5。為此確定采用5～25mm連續級配地產石灰石碎石，表觀密度為2700Kg/m3，松散堆積密度為1550 Kg/m3，壓碎值為14.7%。

細集料：采用粗骨料同廠家生產的機制砂，各性能指標見表3。對比天然砂采用綏中地產河砂，細度模數2.7，含泥量0.5%

表3 機制砂性能指標

外加劑采用XL1730聚羧酸高效減水劑，固含量20%，減水率35%。

2 配合比設計

配合比設計的主要依據為《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011、《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002、《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002，主要控制指標為強度、凝結時間、拌合物和易性及坍落度經時損失等。

配合比確定：混凝土設計強度等級為C50，按照《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011中公式fcu.0≥fcu.k＋1.645σ計算配制強度為60MPa（因無統計資料，σ按標準規定取值為6.0MPa），根據天然砂配合比設計經驗選擇取水泥用量為470Kg/m3，粉煤灰用量為70 Kg/m3。

根據集料最大粒徑25mm、泵送坍落度要求及原材料等情況綜合水灰比及材料用量，考慮機制砂的棱角性及石粉含量等特點對混凝土和易性的影響，首先按理論配合比參數選用不同的砂率（分別為40%、39%、38%、37%、36%、35%、34%、32%、30%）及水灰比（分別為0.39、0.37、0.35、0.33、0.31、0.29）進行試拌。通過對拌合物性能及混凝土強度等方面的比較，確定砂率為37%，水膠比為0.31 ，各原材料每m3用量見表4（單位：Kg）[2]。

表4 混凝土配合比各種原材料m3用量

3 試 驗

混凝土拌合物的工作性按《普通混凝土拌合物質性能試驗方法標準》GB/T50080-2002進行檢測，抗壓強度按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002進行檢測，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，長期性能和耐久性能按《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009進行檢測，試件尺寸按標準尺寸。成型室實測溫度為19～22℃之間，實測濕度為70%，養護方法為標準養護，養護齡期為28天。

按表4試拌混凝土各項指標檢測結果如下：混凝土拌合物的坍落度220mm，擴展度550mm，經時1小時損失后坍落度為210mm，擴展度為500mm，7d強度達到46.8MPa，28d強度達到71.4MPa，完全符合C50泵送混凝土要求。

按表4同配合比用天然砂拌制的混凝土各項指標檢測如下：混凝土拌合物的坍落度230mm，擴展度560mm，經時1小時損失后坍落度為220mm，擴展度為510mm，7d強度達到45.6MPa，28d強度達到68.0MPa，同樣完全符合C50泵送混凝土要求，但塌落度略好，強度略低于機制砂混凝土[3]。

4 調整及注意事項

按表4配合比用量其他材料不變，外加劑用量調整為12.2后，各項指標檢測結果如下：混凝土拌合物的坍落度240mm，擴展度580mm，經時1小時損失后坍落度為220mm，擴展度為520mm，7d強度達到48.9MPa，28d強度達到73.4MPa。

用機制砂拌制的混凝土，凝結時間比天然砂拌制的混凝土長約1～2小時，坍落度比天然砂所拌機的混凝土小10mm～20mm，但適當增加外加劑用量后，其工作性能及強度等指標優于天然砂所拌制的混凝土[4]。

另外，機制砂拌制混凝土受石料含量影響較大，應嚴格控制機制砂中石料含量；由于機制砂中所含石粉較多，混凝土拌合物中漿體增多構件產生裂縫，施工過程中應適當縮短振搗時間，以防產生離析泌水現象；同時因漿體較多容易產生干燥收縮，應在施工過程中加強養護以預防混凝土開裂，一般應養護14d以上[5]。

5 結 語

機制砂石生產線已在全國各地廣泛投入使用，所產機制砂、石各項性能指標完全符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ52—2006）或國標《建筑用砂》GB/T14684—2001的要求，在優級選配合比的情況下，用機制砂拌制泵送混凝土中的各項指標均不低于用天然砂拌機的混凝土，完全能夠用機制砂代替天然砂。

機制砂與天然砂優越性對比具有質量可靠、可使大量廢棄資源再利用、天然資源十分豐富、保護生態環境等優點，有利于機制砂工業就地取材，就地生產，就地供應，既減少運輸費用，又減少生產費用，經濟效益非?？捎^。

[1]段瑞斌、石從黎、宋開偉《全機制砂預拌混凝土的研究》[J] 商品混凝土2010(4).39-43

[2]易文、王永和、魯云崗 《機制砂混凝土強度與變形試驗研究》[J] 中南林業大學學報2008(6).141-143

[3]賀圖升、周明凱《石粉對機制砂混凝土拌合物泌水率的影響》[DB/OL]中國混凝土網http://www.cnrmc.com/book/list.asp?id=25397&jdfwkey=kqule 2007.4.12

[4]李婷婷、王稷良、鄭國榮、周明凱、李北《機制砂中石粉含量對混凝土抗滲性能的影響》[J] 混凝土2009(3).42-44

[5]陳躍龍、吳建軍、蔡維剛、盧映琨《機制砂高強高性能混凝土泵送施工方法》[DB/OL]http://wenku.baidu.com/view/044a654ee518964bcf847cae.html 2011.8.3