粗砂細(xì)砂復(fù)配調(diào)整細(xì)度模數(shù)的研究

楊強(qiáng)，田峻源

（湖南中建五局混凝土有限公司，湖南　長沙　410000）

粗砂細(xì)砂復(fù)配調(diào)整細(xì)度模數(shù)的研究

楊強(qiáng)，田峻源

（湖南中建五局混凝土有限公司，湖南長沙410000）

本文以粗砂和細(xì)砂進(jìn)行復(fù)配，推導(dǎo)出復(fù)配后細(xì)度模數(shù)的簡易計(jì)算公式及適用范圍，并通過混合砂復(fù)配試驗(yàn)對公式進(jìn)行了驗(yàn)證和誤差分析。結(jié)果表明，選用 4.75mm 篩余小于 50g 的砂復(fù)配誤差較小；但隨著 4.75mm 篩余增加，誤差也逐漸增加，且復(fù)配比例 1∶1 時(shí)，誤差最大。

混合砂；復(fù)配公式；細(xì)度模數(shù)

0　前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的土建事業(yè)正在高速發(fā)展[1]，混凝土攪拌站也如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，各家公司正進(jìn)行慘烈的競爭。原材料特別是砂的需求量與日俱增，天然砂的開采量巨大，不少地區(qū)的天然砂資源已近枯竭，從而導(dǎo)致供應(yīng)出現(xiàn)前所未有的危機(jī)，特別對中砂的需求與日俱增，導(dǎo)致中砂供應(yīng)極其緊張，經(jīng)常出現(xiàn)供貨商以次充好，以細(xì)代粗的情況。然而短時(shí)間內(nèi)試圖從源頭上解決砂石供應(yīng)難的問題顯然是不可能，也是不現(xiàn)實(shí)的。對于出現(xiàn)的細(xì)砂，常規(guī)的處理方法為與攪拌站庫存的中砂或粗砂進(jìn)行復(fù)配，但復(fù)配的細(xì)度模數(shù)調(diào)整往往需要進(jìn)行很多次，基本做法就是傳統(tǒng)的細(xì)度模數(shù)實(shí)驗(yàn)法，從而使試驗(yàn)工作量加大，時(shí)間拖長，如何簡約地計(jì)算和調(diào)整混合砂的細(xì)度模數(shù)是一個(gè)急需解決的問題[2]。國內(nèi)許多學(xué)者對砂的復(fù)配進(jìn)行了一定的研究，如徐寶華[3]將鐵尾礦粗砂與細(xì)砂復(fù)配，可完全取代天然砂配置混凝土，且性能優(yōu)于天然砂混凝土；牛威[4]通過對不同細(xì)度模數(shù)的砂進(jìn)行混合，用三種不同計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，并檢驗(yàn)其誤差和帶來的影響；孫志剛[5]則對砂細(xì)度模數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，便于工程人員快速精確計(jì)算出結(jié)果。其中只有牛威提出了混合砂的細(xì)度模數(shù)計(jì)算公式，但未對公式來源進(jìn)行標(biāo)注，也沒有對公式進(jìn)行推導(dǎo)和給出相應(yīng)的限定條件，可能會造成較大的誤差。

本文通過對混合砂復(fù)配后的細(xì)度模數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并在限定條件下，推導(dǎo)出簡易計(jì)算公式，并驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，為混合砂的復(fù)配提供有利的理論依據(jù)，降低工作量，加快工作效率。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)用原材料

天然河砂：柒家湖砂場生產(chǎn)的細(xì)、中、粗砂

1.2試驗(yàn)儀器

9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm方孔篩，并附有篩蓋和篩底；天平：稱量1000g、感量 1g；搖篩機(jī)；烘箱；毛刷等。

1.3試樣制備

試驗(yàn)采用細(xì)、中、粗砂三種砂，通過細(xì)砂與中砂、細(xì)砂與粗砂兩種混合方式對砂進(jìn)行混合，驗(yàn)證復(fù)配公式與實(shí)際配合的差異。三種砂的篩分結(jié)果如表 1 所示。

試樣的篩分：參照 GB/T 14684－2011《建設(shè)用砂》的進(jìn)行。

表1　砂的篩分結(jié)果

2　混合砂復(fù)配公式的推導(dǎo)

設(shè)細(xì)砂占 x 份，M1為細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)，ma1，ma2，ma3，ma4，ma5，ma6分別為 4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm 和 0.15mm 篩余量（g）；粗砂占 y 份，M2為粗砂的細(xì)度模數(shù)，mb1，mb2，mb3，mb4，mb5，mb6分別為 4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm 和 0.15mm 篩余量(g)，M3為所配得砂的細(xì)度模數(shù)，則有：

同理，

由上式可見所配砂細(xì)度模數(shù)不但與選用兩種砂的比例，細(xì)度模數(shù)有關(guān)，還和兩種砂 4.75mm 分記篩余量有關(guān)，而根據(jù) GB/T 14684－2011《建筑用砂》，合格建筑用砂的 4.75mm分計(jì)篩余應(yīng)在 0%～10% 之間，即 0＜a1＜50，0＜b1＜50，且易知x+y=1，0＜x＜1，0＜y＜1，帶入 A 得

當(dāng) 0＜a1＜b1＜50 時(shí)，

同理，

其中當(dāng)0＜ma1＜mb1＜50時(shí)，9/10＜A＜10/9，9/10＜B＜10/9；同理，當(dāng)0＜mb1＜ma1＜50時(shí)，9/10＜A＜10/9，9/10＜B＜10/9，當(dāng) ma1=mb1時(shí)，A=B=1

綜上，A≈1，B≈1

3　混合砂復(fù)配公式的評價(jià)

為驗(yàn)證上節(jié)公式，本節(jié)選取細(xì)度模數(shù)為 1.59、2.04、2.39、2.79、3.19 五種不同河砂，通過對上述砂兩兩復(fù)配對公式進(jìn)行驗(yàn)證，再以 1.59 與 3.21、3.35 兩種 4.75mm 篩余大于 50g 的粗砂進(jìn)行復(fù)配驗(yàn)證該公式的限定條件。以 7 種河砂進(jìn)行復(fù)配，通過篩分得到實(shí)際細(xì)度模數(shù) M3(實(shí)) 與利用公式M3=xM1+yM2得出 M3的比較結(jié)果如下表。

表2　細(xì)度模數(shù) M3與 M3(實(shí)) 比較結(jié)果

由表 2 知，利用公式 M3=xM1+yM2得出的 M3與通過篩分試驗(yàn)測得的 M3(實(shí)) 的絕對誤差小于等于 0.05，相對誤差均小于 2.2%，說明該公式可以用于不同細(xì)度模數(shù)砂的復(fù)配。從表中還可得知，當(dāng)復(fù)配采用 2.79 細(xì)度砂時(shí)，9 組樣品絕對誤差小于 0.02，相對誤差最高為 1.07%，復(fù)配公式能較準(zhǔn)確預(yù)算復(fù)配砂的實(shí)際細(xì)度模數(shù)。而當(dāng)采用 3.21、3.19、3.35 細(xì)度砂時(shí)，樣品絕對誤差在 0.02～0.09 之間，相對誤差也有較明顯提升，如樣品 24 中 1.59 砂與 3.35 砂按 1∶1 復(fù)配時(shí)，絕對誤差達(dá)到 0.09，相對誤差達(dá)到 3.78%，原因是采用的 3.35 砂的4.75mm 篩余遠(yuǎn)超過復(fù)配公式適用的 50g。由表中 1.59 與3.21、3.19、3.35 復(fù)配可發(fā)現(xiàn)，隨著 4.75mm 篩余增多，復(fù)配公式的誤差也會隨之增加，且當(dāng)復(fù)配比例為 1∶1 時(shí)，誤差較大。但由于砂并非如液體一樣屬于勻質(zhì)體，混合后，砂的級配更加完整，往往能使混凝土的性能更優(yōu)異，故混凝土生產(chǎn)過程中，因粗砂 4.75mm 篩余超過 50g 造成的偏差對生產(chǎn)并不構(gòu)成直接影響。

4　結(jié)論與建議

（1）由推導(dǎo)得出的復(fù)配公式 M3=xM1+yM2可用于混合砂的復(fù)配中，經(jīng)過多種細(xì)度砂的混合篩分試驗(yàn)對結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了復(fù)配公式的可行性；

（2）當(dāng)選用粗砂的 4.75mm 篩余大于 50g 時(shí)，復(fù)配公式出現(xiàn)一定偏差，隨著該層篩余量增多，偏差逐漸增大，且當(dāng)復(fù)配比例為 1∶1 時(shí)，偏差較大；

（3）建議進(jìn)行混合砂復(fù)配時(shí)，盡量避免選取 4.75mm 篩余過高的粗砂與細(xì)砂進(jìn)行 1∶1 復(fù)合，但若將復(fù)配公式應(yīng)用于混凝土攪拌站的生產(chǎn)，該誤差對混凝土的生產(chǎn)影響可忽略不計(jì)；

（4）建議攪拌站針對不同細(xì)度砂進(jìn)行分倉堆放（尤其以細(xì)砂為主），分細(xì)度上料，并參照該復(fù)配公式對兩個(gè)砂倉下料比例進(jìn)行確定，使生產(chǎn)用砂保持在一個(gè)較穩(wěn)定的區(qū)間。

[1] 王陸陸．特細(xì)砂混凝土性能的試驗(yàn)研究[D]．河北工程大學(xué)， 2013．

[2] 孟繁義，陳鳳振．機(jī)制砂混凝土在南水北調(diào)東線穿黃河工程中的應(yīng)用[J]．中國農(nóng)村水利水電，2009 (10)： 96-98．

[3] 徐寶華，宋姍．尾礦砂復(fù)配在混凝土生產(chǎn)中的研究及應(yīng)用[J]．商品混凝土，2010(1)：23-25．

[4] 牛威，陳家瓏，戴德忠．混合砂細(xì)度模數(shù)計(jì)算方法的研究[J]．混凝土世界，2010 (8)：54-56．

[5] 孫志剛，盧繼高，張杰，等．普通混凝土用砂細(xì)度模數(shù)計(jì)算公式的改進(jìn)建議[J]．中國水泥, 2003 (10)：71-73．

［通訊地址］湖南省長沙市雨花區(qū)韶山南路 148號（361027）

The research of the fineness modulus of the mixed sand

Yang qiang, Tian Junyuan
(China construction fifth engineering division concrete Co.,Ltd., Changsha410000)

With coarse sand and fine sand mixed, the simple formulas of complex fineness modulus and its scope was derived. The formulas were validated through trials and error analysis. The results show that the error was small when the sand of 4.75mm sieve was less than 50g.However the error was increasing when sieve residue increases, and the biggest error showed when the complex ratio was 1∶1.

mixed sand; formulas of complex; fineness modulus

楊強(qiáng)，男，工程師。