機制砂在配制商品混凝土中的應用分析

王興國

（重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司，重慶　405200）

機制砂在配制商品混凝土中的應用分析

王興國

（重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司，重慶405200）

本文研究了機制砂的石粉含量、細度模數、砂率三個因素對機制砂應用于混凝土拌合物中，對拌合物性能和強度的影響。結果表明，適量石粉可以提高混凝土的工作性、強度、耐久性；機制砂的細度模數宜控制在 2.4～3.2 之間；砂率的選用范圍宜在 36%～44% 之間。

機制砂；特細砂；應用

0　前言

隨著我國基礎建設的迅猛發展，建筑材料消耗巨大。特別是重慶市直轄十年來，其經濟和建設的迅猛發展，商品混凝土的發展與使用已遍及整個重慶地區。但是，由于重慶市地處長江上游的環境與位置特殊性和長江三峽大壩的建成，商品混凝土所使用的河砂資源變得越來越枯竭，生產成本隨之越來越高；這對商品混凝土的推廣與發展帶來一個嚴峻的考驗。為了解決這個問題，本文就采用人工機制砂完全取代河砂來配制商品混凝土的可行性進行分析討論。

1　原材料和試驗方法

1.1原材料

1.1.1水泥

采用某水泥廠生產的旋窯 P·O42.5 水泥，其主要物理性能指標見表 1。

表1　水泥的主要物理性能

1.1.2粉煤灰

重慶某電廠的粉煤灰：原灰，需水量比為 109%，其化學成分分析見表 2。

表2　粉煤灰化學分析結果

1.1.3外加劑

重慶某混凝土外加劑有限公司生產的萘系高效泵送減水劑，減水率為 19.1%，含固量 36%。

1.1.4粗骨料

采用 5～2 5 m m 連續級配的碎石，表觀密度為2670kg/m3。經過篩分見表 3。

表3　粗骨料篩分%

選用人工機制砂，表觀密度為 2670kg/m3，所含石粉比表面積達 593m2/ kg，粗砂細度模數為 3.2，中砂細度模數為2.7，泥含量小于 1.0%，經亞甲藍法檢測石粉含量，其 MB 值為 0.9。篩分情況見表 4。

表4　細骨料篩分 %

1.2試驗方法

1.2.1石粉含量不同的對比試驗

采用細度模數為 2.7，砂率一樣，石粉含量不一樣的機制砂，其相同配合比對比試驗結果見表 5。

由表 5 試驗結果分析：機制砂的石粉含量對混凝土的性能有很大的影響。隨著石粉含量的增加，混凝土的坍落度有所增加，擴展度也有很大的提高，粘聚性也很好，有力的改善了混凝土的和易性，更有利于混凝土的可泵性、流動性，也便于施工過程中工人的操作；另一方面，隨著石粉含量的增加，使得混凝土的早期強度和 28d 的強度都有明顯的提高。因此，在同一成本控制中，對混凝土的質量保障就更安全。但是，并不是石粉含量越高就越好，石粉含量過高，混凝土的收縮就會加大，混凝土要達到相同的和易性，其混凝土的需水量也會有所增加，這樣很可能會導致混凝土結構發生早期收縮開裂的現象。根據筆者單位機制砂使用經驗，機制砂的石粉含量控制在 8%～15% 較佳，對混凝土的強度、工作性、及耐久性等性能都有幫助。雖然石粉屬于惰性材料，但是通過試驗和生產中的實際應用，當機制砂中所含的石粉其比表面積達到 500m2/kg 左右時，它不光具有填充效應，還具有一定的活性；與粉煤灰復合使用時，對混凝土的強度貢獻，其效果更加顯著。

表5　 C30 混凝土的配合比(不同含粉量)　 kg/m3

1.2.2細度模數不同的對比試驗

采用細度模數不一樣，砂率一樣，石粉含量均控制在8.0% 的機制砂，在相同配合比下進行對比試驗，試驗結果見表 6。

表6　 C30 混凝土的配合比(不同細度模數)　 kg/m3

由表 6 試驗結果分析：機制砂的細度模數對混凝土的性能也有很大的影響。僅從上述 C30 混凝土試驗結果看，細度模數 2.7 的中砂，其坍落度與擴展度與細度模數為3.2的粗砂相比較，中砂的工作性能相對較好，這也就是說它的可泵性能得到提高，更利于施工中的可操作性。但從強度看，細度模數 2.7 與細度模數 3.2 其差異并不十分明顯。但從筆者單位的機制砂實際應用中表明：對于配制 C35 及以上強度等級的混凝土，采用自產的粗機制砂（細度模數為 3.0～3.2），混凝土的和易性效果較好，這是因為混凝土強度等級越高，膠凝材料也隨之增加的緣故；同樣，對于配制 C35 以下強度等級的混凝土，采用自產的中砂機制砂（細度模數 2.4～2.6），混凝土的和易性和強度比自產粗機制砂效果較好(當然，對于 C25～C35 強度等級的混凝土，也可以采用兩種砂混合使用)。因此，對于不同強度等級、不同工作性要求的混凝土，對機制砂的選用必須根據試配情況而定。

1.2.3砂率不一樣的對比試驗

采用細度模數 2.7 的中砂，石粉含量控制在 8.0%，砂率不一樣的機制砂，在相同配合比下進行對比試驗，試驗結果見表 7。

表7　 C30 混凝土的配合比(不同砂率)　 kg/m3

由表 7 試驗結果分析：砂率的大小在很大程度上也會影響混凝土的性能。對以上 C30 混凝土配合比而言，砂率較大，其坍落度與擴展度也相對較大，施工性能較好，就目前國內施工情況看，也很容易被施工方接受；反之，砂率較小，坍落度與擴展度相對較小。但是上述試驗表明，隨著砂率的增加，其混凝土的強度有所下降，其原因是在同一強度等級配合比情況下，砂率的增加，細骨料隨之增加，比表面積增大，在水泥用量不變的情況下，強度相對下降。也就是說，砂率大，雖然提高了混凝土的工作性，但是對于混凝土的強度發展是不利的。因此，配合比的設計必須根據其所使用的原材料來選用合適的砂率，既保證混凝土的工作性，又要確保混凝土的強度發展，對于控制混凝土的成本有很大的益處。筆者單位在應用機制砂的砂率經驗控制上，對于 C40以下的混凝土，其砂率宜在 41%～44%，C40 及以上強度等級的混凝土，其砂率宜在 36%～43%。

2　機制砂在工程中的實際應用效果

位于重慶南涪路涪陵段的沙溪溝大橋，采用了 T 型梁預應力后張法混凝土結構，其 T 型梁有 50m 跨度，設計強度等級為 C50，要求摻 8%GNA 膨脹劑，施工要求采用泵送，并且 7d 強度達到設計強度等級的 90% 以上。沙溪溝大橋 5～2 T 型梁，見圖 1。

圖1　沙溪溝大橋 5～2 T 型梁

當時正直夏天，氣溫高達近 40℃，既要保證強度，又要保證混凝土結構不發生收縮開裂現象，并且 T 型梁表面光滑，不需要進行外表修飾。為了滿足施工方的要求，使用長江砂、簡陽中砂、自產機制砂做了大量的試驗工作。通過試驗表明：決定采用筆者單位自產的粗機制砂，其細度模數為 3.2，石粉含量為 8.7%（比表面積 531m2/kg），砂率為 36%，并外摻入了水泥用量 10% 的粉煤灰。通過施工實際證明：泵送可行，7d 強度 47.8MPa，達到了設計強度的 95.6%，28d 強度達到61.2MPa，其 T 型梁結構表面達到了清水墻效果，未出現任何開裂現象，7d 張拉， T 型梁結構也未受到任何破壞，完全達到施工方的設計要求。

3　結論

（1）機制砂中含有適量的石粉，對混凝土的強度、工作性、耐久性等性能將有所提高；石粉含量達到一定的細度，不但具有填充效應，也起到一定的活性作用，增加了混凝土的密實度。

（2）對于配制 C35 及以下強度等級的混凝土宜采用細度模數 2.6 以下的機制中砂；配制 C35 以上強度等級的混凝土宜采用細度模數不超過 3.2 的機制粗砂。

（3）采用全機制砂配制混凝土時，砂率比特細砂和混合砂配制混凝土應適當提高，宜控制在 36%～44% 范圍內。在保證混凝土和易性、可泵性的情況下，盡可能降低砂率。

（4）機制砂在實際工程中的應用效果證實了機制砂在商品混凝土中的應用是可行的，并且效益高、質量可靠。

［通訊地址］重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司 （405200）

王興國（1977－），男，工程師，研究方向：商品混凝土。