機制砂的優(yōu)缺點及其在混凝土和工程中的應用

劉寧

摘 要：本文主要對機制砂的優(yōu)點和缺點進行了深入的分析介紹。并對其在混凝土和建筑工程中的具體應用進行探討，供有關的建筑施工單位參考。

關鍵詞：機制砂；優(yōu)缺點；混凝土；工程應用

1 機制砂的優(yōu)缺點介紹

1.1 機制砂的優(yōu)點

機制砂在混凝土應用中具有以下優(yōu)點：

（1）機制砂是在專業(yè)研磨設備經(jīng)研磨后達到某種粒徑的砂。可根據(jù)工程所用混凝土的相關級配要求進行調控，適用于不同工程的混凝土砂料需求。

（2）機制砂粒通常是帶有一定的棱角，而天然砂經(jīng)水流的沖刷使得砂粒表面比較圓潤；機制砂基于其形狀特點更容易和混凝土中的水泥等用料粘結，提高混泥土的質量。

（3）機制砂制作可以取材些建筑廢棄混凝土或者碎石進行二次加工進而減少對天然礦石資源的開采，一方面對礦產(chǎn)資源進行了保護，另一方面可有效減少購置原材料的成本投入，經(jīng)濟性較高。

（4）機制砂在建設工程的所在地進行砂粒制作，就地取材，就地加工，就地消費，同天然砂相比，減少了產(chǎn)品運輸過程中的運費，節(jié)省了成本投入。

1.2 機制砂的缺點

（1）機制砂顆粒形狀不一，棱角較多。其細度模數(shù)多在3.0以上；同天然砂粒相比較，其顆粒的級配相差兩級以上，通常是大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒較多。基于機制砂的級配性問題，使其應用在混凝土拌制后混凝土的和易性較差。給混凝土施工帶來麻煩。機制砂母材的選擇不合理會對其在混凝土中的應用效果造成一定影響。不過針對機制砂的缺點可通過以下方法解決：合理選擇碎砂設備、合理調整砂率及合理摻入外加劑等措施給予解決。

（2）機制砂產(chǎn)品中經(jīng)常會摻和一定量的石粉。雖然石粉的粒徑和泥土的顆粒相差無幾，但在成分方面存在較大的差異。泥土顆粒粒徑多數(shù)為0.016mm，石粉的粒徑多數(shù)在0.016mm到0.075mm間；但泥土吸附在砂粒的表面會降低砂粒和水泥的結合性，而石粉基于其粒徑比較小，并且其成分和砂的成分一致，可有效對填充細沙間的間隙，增強混凝土的密實性。

2 機制砂混凝土的性能

2.1 硬化前機制砂混凝土性能

機制砂混凝土具有較好的粘合性、和易性、可塑性以及可加工性等特點。在機制砂混凝土中，其和易性特點是衡量混凝土質量的重要指標。混凝土和易性對混凝土的澆筑施工難度會造成影響，更會在工程施工中因混凝土的和易性問題造成混凝土離析，降低混凝土質量。坍落度是測量混凝土和易性的重要指標；機制砂混凝土的和易性能要低于天然河砂混凝土的和易性（水灰比相同情況下），這主要是因為機制砂中摻雜多種礦物成分，礦物的機理不同，其顆粒大小不一，間歇礦物顆粒之間的間隙較大，相應地增加了砂子表面的面積，進而需水量增加，塌落度減小；因此，在配置機制砂混凝土時，其需水量要比天然河砂混凝土需水量大。

另外，機制砂混凝土的和易性同細骨料的級配、細度模數(shù)、水泥用量、水的用量及砂率都有很大的關聯(lián)；通常機制砂應用在建筑混凝土中，其細度模數(shù)控制在3.0～3.5為宜；倘若細度模數(shù)過大，顆粒均勻性差，級配不合理，將對大大降低混凝土的和易性；通常可通過在混凝土料中摻入粉煤灰的方式提高混凝土的和易性能，但會增加成本投入，經(jīng)濟性不理想；倘若機制砂的細度模數(shù)過小，細度模數(shù)小于0.075mm，則會通過增加水和水泥用量的方式來滿足施工需要，但過多的水泥用量的投入，將會增加成本投入，影響施工企業(yè)的工程施工的經(jīng)濟效益；機制砂石粉含量對混凝土的坍落度會產(chǎn)生一定的影響，當石粉含量低于5%時，混凝土的和易性、沁水性較差；當石粉含量在5～10%時，混凝土的和易性較好，對混凝土的強度不會造成太大影響；機制砂砂率參數(shù)的合理設置對提高混凝土的和易性、粘結性和強度也有直接的影響，在機制砂生產(chǎn)過程中，應根據(jù)不同建筑施工對混凝土性能要求嚴格控制好砂率參數(shù)設置工作。

2.2 機制砂混凝土的力學性能

混凝土力學性能指標包括抗壓強度、抗拉強度、抗折強度、抗彎強度、彈性模量、粘結強度、疲勞強度、收縮徐變特性等。目前，通過建筑工程專家對這些指標的研究，其中對混凝土抗壓強度和彈性模量的研究工作取得了突破性進展；機制砂篩余0.300mm的骨料所占的比例較小，占有總細骨料的10%左右。有關建筑混凝土泵送施工技術規(guī)程中明確指出，泵送混凝土細骨料通過0.300mm篩孔的篩余不得小于15%；而天然細骨料的粒徑主要集中在0.300mm以下，細度模數(shù)在1.5左右；天然細沙料的細度模數(shù)較低，如果在混凝土配置過程中，直接采用他天然細砂作為砂料，將會降低混凝土的強度，產(chǎn)生收縮裂縫，降低混凝土質量；但基于機制砂的細度模數(shù)較大，可以將機制砂和天然砂相混合的方式來彌補砂料細度模數(shù)不足的缺陷。

經(jīng)大量工程實踐證明，在混凝土砂骨料配置過程中，選用40%的天然河砂與60%的機制砂混合作為細骨料使用，可取得較好的效果。機制砂生產(chǎn)所用的原材料為硬質巖石，機制砂的抗壓強度較高；據(jù)有關科研人員對天然河沙和機制砂的抗壓強度試驗表明，機制砂的抗壓強度要高于大部分天然河沙的抗壓強度；此外，混凝土的強度和彈性模量等力學性能指標除了同砂的強度有關外，還與砂中的石粉含量和混凝土配合時的砂率有很大關系；其中，機制砂中石粉的含量對混凝土的強度影響較大，石粉含量越高，混凝土強度則會越低；當混凝土配置過程中砂率大于50%時，混凝土的強度和靜力彈性模量都會明顯下降；當砂率控制在42～46%時，混凝土強度基本處于達標。

2.3 機制砂混凝土的耐久性能

影響混凝土建筑壽命的因素較多，通常認為混凝土的凍融交替環(huán)節(jié)是主要的影響因素；試驗表明混凝土密實性越高，抗?jié)B性能和抗凍性能越好，混凝土的強度則越高；機制砂混凝土通常具有這些機理特點；主要體現(xiàn)在機制砂顆粒密度大，顆粒同顆粒間的空隙較小，可有效抵抗混凝土抗壓彈模受壓變形。混凝土的抗?jié)B性能取決于混凝土各種骨料的粒徑和間隙；機制砂通常含有一定量的石粉，石粉可有效填充骨料顆粒間的空隙，增強了水泥和砂石骨料的界面粘結，提高了混凝土的抗?jié)B能力；機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土在抗凍性、抗?jié)B性、抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕及抗碳化性能方面都優(yōu)于中砂混凝土，機制砂受石粉含量的影響收縮率比河砂混凝土略小。機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土抗?jié)B性劣于中砂混凝土混凝土強度的增加相應地也會提升混凝土的耐久性能，從而延長建筑的使用壽命。

3 結 語

機制砂是目前建筑混凝土工程中比較常用的混凝土拌合料之一，機制砂制作過程中來料廣泛，產(chǎn)品性能卓越，應用在建筑混凝土中不管是經(jīng)濟性方面還是功能性方面都是極為優(yōu)越的。隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，機制砂必將會成為新型的建筑材料。