機制砂在商品混凝土應用

李洪偉 李包公 余 青

（1.江西省建筑材料工業(yè)科學研究設計院，江西 南昌 330000；2.樂平錦溪商品混凝土有限公司，江西 樂平 333300）

前言

機制砂是巖石經(jīng)除土開采、機械破碎、篩分制成的，粒徑在4.75mm以下的巖石顆粒。與天然砂相比，機制砂的顆粒表面粗糙、多棱角，細度模數(shù)大，級配不良，最明顯是機制砂小于0.075mm的石粉含量高（這種石粉與天然砂中的泥粉有本質(zhì)區(qū)別）。機制砂的上述特性對混凝土拌和物的工作性、裝飾性能以及硬化混凝土的強度、體積穩(wěn)定性和耐久性均會產(chǎn)生影響，因此對其配合比設計、施工和養(yǎng)護等提出了新的要求。

我國近年來基礎設施建設日新月異，對建筑用砂的需求迅猛增長。作為短時間內(nèi)不可再生的地材資源，天然砂分布很不均勻，長距離運輸給工程建設帶來沉重負擔。目前，不少地區(qū)的優(yōu)質(zhì)的天然砂資源已近枯竭，由于各種禁采政策也使得建筑用砂供需矛盾日益突出。而現(xiàn)代混凝土對砂的技術要求越來越高，特別是高強度等級和高性能混凝土對骨料的要求很嚴，能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少，而社會對節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展的要求越來越高。生產(chǎn)高質(zhì)量的機制砂以及配制高質(zhì)量的人工砂已經(jīng)勢在必行而且日漸緊迫。

1 本地區(qū)機制砂特點

本地區(qū)機制砂來源為高家采石場篩分后的石粉經(jīng)篩分水洗后得來，成分與碎石完全相同。因進廠之前都經(jīng)過水洗，這一道關嚴格控制了機制砂的0.075mm以下顆粒。采用JGJ52-2006水洗法檢測石粉含量基本控制在4.0%左右，亞甲藍檢測數(shù)據(jù)基本為0.7，小于1.4，所以0.075mm以下粉顆粒以石粉為主，細度模數(shù)基本處于3.1~3.5，為Ⅰ區(qū)粗砂，顆粒主要集中于2.36mm篩，0.63mm以下顆粒難以達到30%。生產(chǎn)過程中未進行整形加工，所以機制砂棱角尖銳，表面粗糙（如圖1所示）。

造成以上機制砂級配不合理性的原因是：一是樂平地區(qū)沒有機制砂生產(chǎn)經(jīng)驗可借鑒、二是生產(chǎn)設備局限性、三是使用量小未形成市場化。

圖1 砂

2 機制砂混凝土

2.1 機制砂完全取代天然砂

因機制砂細度模數(shù)大，所以采用機制砂完全取代天然砂拌制的混凝土必須采用大砂率，C30混凝土砂率達到51%，C30以下低標號砂率高高。因0.63mm以下顆粒較少，混凝土拌出來漿體較少，保水性差，易離析，粘聚性亦較差。并且機制砂顆粒表面粗糙，多棱角，混凝土流動性差。因此機制砂拌制的混凝土不僅泵送困難，而且容易出現(xiàn)蜂窩爛根等不良現(xiàn)象。

配制混凝土性能：坍落度：110mm，流動性，如圖2所示。

2.2 機制砂與河砂混合使用

河砂質(zhì)量波動較大，尤其是細度模數(shù)。針對河砂波動及時的調(diào)整機砂與河砂的比例可保證混凝土和易性。若河砂較細時，細度模數(shù)2.0左右時，細砂吸水性較大。這種情況下采用機制砂與河砂兩種搭配方法，可以解決河砂細度模過細的問題，同時又解決機制砂細度模數(shù)過粗問題，并且調(diào)整兩者的比例，可以解決砂質(zhì)量波動的問題。

表1 機制砂完全取代天然砂配配合比

圖2

第一種是保持砂率不變按比例摻加一定量的機砂即可解決問題。其配合比和性能見表2和圖3。

第二種是以機砂為主，提高砂率，僅使用30%左右的細砂，細度模數(shù)2.0，也可以有很好的效果。其配合比和性能見表3和圖4。

表2 配合比

圖3

表3 配合比

圖4

坍落度：175mm；擴展度：420mm×410mm

第三河砂較粗時則比較難辦，因為機制砂原本細度模數(shù)就大，與粗砂搭配使用很難產(chǎn)生較好的效果，因此遇到粗砂時最好把機制砂摻量降低或不使用。

2.3 機制砂混凝土應用案例

機制砂用于商品混凝土具有良好的和易性，樂平地區(qū)大規(guī)模發(fā)展建筑行業(yè)，本站每月混凝土方量達到4萬方左右，樓層基本在十層以上，其中有一個商品房小區(qū)樓層最高達到33層，而且房屋結構剪力墻比較多，鋼筋扎的很密，對混凝土的流動性有很高的要求，為滿足客戶要求我方積極的調(diào)整機砂與河砂的比例，經(jīng)過將近一年的時間工地順利竣工。從基礎到封頂基本使用地泵泵送，澆筑混凝土過程中我方基本都到現(xiàn)場查看混凝土的和易性，客戶的反饋也比較好。

3 機制砂進廠控制項目

樂平地區(qū)機制砂使用量較少，而且生產(chǎn)隨意性大，生產(chǎn)商有時將未洗干凈的機制砂運來，石粉含量達到8%以上，混凝土基本表現(xiàn)為有坍落度沒有流動性，坍損更快，將外加劑摻量提高也沒有很好的效果，因此必須嚴格控制石粉含量為4.0%，亞甲藍值控制在1.4以下，細度模數(shù)宜控制在2.3~3.0以下，含泥量控制在3.0以下.

結語

樂平經(jīng)過一年多的使用機制砂證明機制砂應用于泵送混凝土是可行的。使用機制砂不僅可以改善混凝土和易性且強度高于河砂，在一定程度上可節(jié)約一定的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。另外機制砂為采石場篩余物產(chǎn)生，不僅將資源充分利用，也為環(huán)境保護做出了貢獻。

[1] 王保國; 機制砂高性能混凝土的試驗研究與應用[J]; 工程與試驗;2011年02期

[2] 人工砂在混凝土工程中的應用技術指南（初步） 武漢理工大學2011年3月