面砂在混凝土中的應用研究

王艷，馬濤，蔣臨生

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

面砂在混凝土中的應用研究

王艷，馬濤，蔣臨生

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本文研究將面砂取代天然砂應用于混凝土中。試驗將天然砂與面砂，機制砂與面砂，水洗石屑與面砂，機制砂、天然砂與面砂，以及水洗石屑、天然砂與面砂以不同比例搭配使用，檢測其對混凝土性能的影響。并且給出本試驗條件下各種砂的合理摻用比例。

面砂；混凝土；性能

0 前言

長期以來，由于天然中粗砂的隨意開采，水域環境遭到了嚴重破壞，并且對航運安全造成了一定的隱患。這種現狀已引起了相關行政主管部門的高度重視，禁采力度也不斷加大，許多天然河道和湖泊已實施了永久禁采。天然中粗砂的市場供應日益吃緊，混凝土生產企業都在尋找天然中粗砂的替代材料，機制砂、水洗石屑、尾礦砂、面砂等各種可替代細骨料粉墨登場。由于這些可替代細骨料的性能差異較大，依據各種細骨料自身的性能搭配使用是混凝土企業的最佳選擇[1,2]。

河流故道以及流域下游蘊藏著大量的面砂資源，這些面砂細度模數一般在 0.7～0.9 之間，屬于特細砂，粒徑范圍幾乎都在 0.315mm 以下，比表面加大，但含泥量較低，適合作為細骨料小粒徑范圍的填充成分。適量使用面砂可以調節混凝土的和易性，改善混凝土的離析和泌水[3]，且由于面砂的市場價格較低，大規模使用有助于平抑市場上細骨料的整體價格，降低混凝土的配制成本。

1 原材料

（1）水泥：徐州中聯 P·O42.5 水泥，28d 水泥強度為52.7MPa；

（2）礦粉：徐州金鑫 S95，需水量 98%，比表面積405m2/kg，28d 活性指數 101%；

（3）粉煤灰：國華Ⅱ級，45μm 方孔篩篩余 12%，燒失量 1.8%，需水量比 100%；

（4）粗骨料：5～25mm 碎石，含泥量 0.5%；

（5）細骨料 1：面砂，細度模數 0.7，含泥量 0.3%；

（6）細骨料 2：機制砂，細度模數 3.0，含泥量 1.4%，含粉量 5%；

（7）細骨料 3：水洗石屑，細度模數 2.7，含泥量0.4%，含粉量 0%；

（8）細骨料 4：天然中砂，細度模數 2.6，含泥量0.4%；

（9）外加劑：蘇博特 SBT-1，減水率 25%。

2 試驗方法

分別選用機制砂、水洗石屑、天然中砂中的一種和面砂兩組分搭配使用，調節兩者比例，測試相應混凝土性能，或同時選用機制砂、水洗石屑中的一種和天然中砂及水洗石屑三組分搭配使用，調節三者比例，測試相應的混凝土性能。測試方法參照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》和 GB/T 50082—2002《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》的有關規定進行，測試的項目包括混凝土的坍落度、7d、28d 抗壓強度和混凝土的電通量。試驗選用普通 C30 配比為基準配合比，見表1。

表1 C30 商品混凝土配合比 kg/m3

3 試驗結果及分析

3.1 天然中砂與面砂的搭配使用

以細骨料全部天然中砂為基準，在天然中砂中摻入一定量面砂，調節兩者比例，測試相應的混凝土性能，見表2。

表2 天然砂與面砂搭配使用時混凝土的性能

由試驗結果可知，當面砂摻入量較小時，混凝土的和易性、強度和電通量均有一定程度的改善，這是因為面砂填充了細骨料和膠凝材料的顆粒過渡區，使混凝土的孔隙率降低、密實度提高。當面砂摻入量高于 10% 時，混凝土的坍落度降低、坍落度損失加大，強度和電通量也開始劣化，這是由于面砂的比表面積較大，吸附的水量和外加劑量較多，同時增加了硬化混凝土中的凝膠孔數量。從試驗數據來看，與天然中砂搭配時，面砂的摻入量不宜超過 10%。

3.2 機制砂與面砂的搭配使用

以細骨料全部天然中砂為參照基準，使用機制砂和面砂作為細骨料完全取代天然中砂，調節兩者比例，測試相應的混凝土性能，見表3。

表3 機制砂與面砂搭配使用時混凝土的性能

由試驗結果可知，當面砂摻入量較小時，混凝土的和易性較差，離析和泌水現象嚴重，原因是由于機制砂中含粉量較少，且細顆粒含量較低，少量的面砂不足以填充細骨料中粗顆粒形成的孔隙；當面砂摻入量達到 15% 時，混凝土的和易性明顯改善，力學性能也隨之提高，電通量也有明顯的降低；但當面砂摻入量超過 20% 時，混凝土的坍落度降低、坍落度損失加大，強度也開始衰減，此時面砂比表面積較大帶來的負面影響已超過填隙帶來的正面影響，電通量變化不大的原因是面砂的填隙作用降低了混凝土的孔隙率。從試驗數據來看，與機制砂搭配時，面砂的適宜摻入量為 15%～20%。

3.3 水洗石屑與面砂的搭配使用

以細骨料全部天然中砂為參照基準，使用水洗石屑和面砂作為細骨料完全取代天然中砂，調節兩者比例，測試相應的混凝土性能，見表4。

表4 水洗石屑與面砂搭配使用時混凝土的性能

與機制砂的試驗結果類似，當面砂摻入量較小時，混凝土的和易性較差，離析和泌水現象嚴重。水洗石屑中由于不含石粉，相對于機制砂而言情況要更為嚴重一些。當水洗石屑∶面砂= 16:4～15:5 時，混凝土的和易性較為良好，強度和電通量也明顯改善，當面砂摻入量達到 30% 時，由于面砂比表面積的負面影響，混凝土的各項性能指標開始劣化。

3.4 機制砂、天然中砂與面砂的搭配使用

參照表2 和表3 的試驗結果，以機制砂作為細骨料中的中粗顆粒主要組分，以面砂作為細骨料中的細顆粒組分，以天然河砂作為細骨料中中等粒度顆粒的適當補充，調節三者比例，測試相應的混凝土性能，見表5。

表5 機制砂、天然中砂與面砂搭配時混凝土的性能

由試驗結果可知，當三種細骨料混合使用時，混凝土的性能優于兩種細骨料搭配使用的效果。這是由于多組分搭配使用時，各種原材料占據了不同的粒度范圍，使得細骨料的級配更為合理，但當面砂用量較高時，混凝土的各項性能開始劣化。當機制砂、天然中砂和面砂混合使用時，7:2:1 搭配使用是較好的選擇。

3.5 水洗石屑、天然中砂與面砂的搭配使用

參照表2 和表4 的試驗結果，以水洗石屑作為細骨料中的中粗顆粒主要組分，以面砂作為細骨料中的細顆粒組分，以天然河砂作為細骨料中中等粒度顆粒的適當補充，調節三者比例，測試相應的混凝土性能，見表6。

表6 水洗石屑、天然中砂與面砂搭配時混凝土的性能

與機制砂、天然中砂和面砂混合使用類似，水洗石屑、天然中砂和面砂搭配使用時的效果也優于兩種骨料搭配使用的效果，在使用時，同樣需要控制面砂用量，當水洗石屑、天然中砂和面砂混合使用時，6:3:1 搭配使用是較好的選擇。

4 結論

（1）面砂與天然中砂、機制砂或水洗石屑進行兩種骨料搭配使用時，可調節混凝土的工作性能，在摻量適宜時，混凝土的各項性能皆可以保證。

（2）以機制砂或水洗石屑作為細骨料中的中粗顆粒主要組分，以面砂作為細骨料中的細顆粒組分，以天然河砂作為細骨料中中等粒度顆粒的適當補充，混合使用的效果要優于兩種細骨料搭配使用的效果。

（3）面砂的比表面積較大，摻量過大時會導致混凝土的各項性能劣化。參考文獻

[1] 李光偉．水工特細砂混凝土性能試驗[J]．水利水電科技進展, 2006, 26(4): 38-39．

[2] 黃士元，蔣家奮，楊南如，等．近代混凝土技術[M]．西安：陜西科學技術出版社，1988: 104-121．

[3] 蔡貴生．特細砂混凝土塑性收縮裂縫研究[D]．重慶大學[A]，2004: 48-53．

［通訊地址］徐州市銅山經濟開發區第三工業園盛寶路西首徐州中聯混凝土有限公司（221100）

王艷（1981—），女，工程碩士，工程師，從事商品混凝土的生產和研究工作。