改善機制砂品質提高混凝土性能試驗研究

范吉寶（新疆天山筑友混凝土有限責任公司，新疆 烏魯木齊 8300001）

改善機制砂品質提高混凝土性能試驗研究

范吉寶（新疆天山筑友混凝土有限責任公司，新疆 烏魯木齊 8300001）

隨著新疆多項建筑事業的飛速發展，商品混凝土用量日益增多，作為占混凝土總量80%左右的砂石料用量也越來越大，天然的資源已經不能滿足這種社會需求，并且我國環保要求越來越高，很多地區禁止開采天然砂石，為了解決這個問題，天山筑友公司于2012年6月新建了20萬m3用機械破碎卵石生產機制砂的生產線，并于當年8月投入生產，根據天山股份公司的要求，天山筑友公司進行改善機制砂品質提高混凝土性能試驗研究，通過試驗對顆粒級配進行調整，選擇較為合理的級配、最終達到使混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性等和易性處于最佳或良好狀態；使各項力學性能滿足設計與施工要求，同時還應取得良好的經濟與社會效益。

機制砂；混凝土；性能試驗；應用

根據2012年10月天山股份公司商混管理部與天山筑友公司對本公司下達的機制砂有關項目的試驗任務，本公司立即組織安排相關技術人員開展了此項工作，重點對天山筑友公司砂場生產的機制砂進行了試驗與分析。在實驗室進行人工篩分、分級，然后再進行調整，由Ⅰ區的細度模數μ=3.3～3.4的粗砂，配制成Ⅱ區的細度模數μ=2.9、μ=2.5和μ=2.3的中砂，再由這種砂與天然水洗砂按1:1比例進行膠砂流動度、3d/28d膠砂強度以及通過配制好的混合砂進行C30混凝土和易性和抗壓強度試驗。

1 試驗用的材料和檢測結果

1.1 原材料檢驗結果

表1 水泥檢驗結果匯總表

表2 粉煤灰檢驗結果匯總表

表3 礦粉檢驗結果匯總表

水泥、粉煤灰、礦粉、機制砂、水洗砂、卵石、混凝土外加劑等原材料的各項檢驗結果均符合相關規范或滿足試驗需要的要求，具體檢驗結果詳見表1-表6。

表4 砂檢驗結果匯總表

表5 卵石檢驗結果匯總表

表6 混凝土外加劑檢驗結果匯總表

2 砂的試驗結果

2.1 天然水洗砂

多年來，烏魯木齊混凝土攪拌站均采用天然水洗砂，由于資源受到一定限制，砂場為了多出砂，篩孔多采用8mm甚至孔徑更大的篩子，用戶購買回的砂子含石較高，最高達35%以上。本次試驗的天然砂含石率20.8%，超標10.8%，細度模數μ=3.4，屬Ⅰ區粗砂。

2.2 天山筑友機制砂

該砂含石率9.7%，雖未超標，但接近上限，粒徑2.36mm的有10%超指標上限，細度模數μ=3.3，600μm累計篩余73.6%，屬Ⅰ區上限的粗砂。

2.3 昌吉市水洗機制砂

該砂含石率5.4%，在規定范圍內，但粒徑2.36mm的超指標，規定11%以上，600μm累計篩余75%以上，細度模數μ=3.5，屬Ⅰ區粗砂。

鑒于上述情況，有必要對機制砂顆粒級配進行適當調整。

2.4 機制砂顆粒級配調整試驗

通過對機制砂顆粒分級之后，經過反復調整，直至使其符合Ⅱ區中砂。本次試驗共配制細度模數μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9三種。再用這種與天然砂1:1組合進行試驗。試驗結果如下（具體試驗結果詳見表7）。

1）μ=2.3機制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進行對比試驗；

2）μ=2.5機制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進行對比試驗；

3）μ=2.9機制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進行對比試驗。

2.5 含水量7.6%和9.4%的昌吉水洗機制砂分別與天山筑友水洗機制砂進行對比試驗。

3 膠砂試驗結果

按GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測定方法》與GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》標準對天然水洗砂、機制砂及將機制砂通過人工調整配制成Ⅱ區細度模數μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9的中砂進行膠砂流動度和膠砂強度試驗，與用ISO標準砂的膠砂流動度和膠砂強度進行比較。另外，選擇μ=2.3與μ=2.9的兩種配制砂摻加不同摻量的石粉，在相同條件下進行上述試驗。試驗結果如下：

1）天山筑友細度模數μ=3.4的天然水洗砂，2.36mm粒徑累計篩余達45%以上，粗顆粒多，膠砂流動度最大，為ISO標準砂的108%，其強度接近ISO標準砂。

2）天山筑友細度模數μ=3.3的原狀機制砂，粗顆粒多，2.36mm粒徑累計篩余也在45%以上。但由于150μm以下的顆粒較多，比表面積增大，需水量較大，相同用水量其膠砂流動度僅為ISO標準砂的78%，但膠砂強度均高于ISO標準砂。

3）昌吉原狀水洗機制砂：筑友天然水洗砂按1:1比例且不摻石粉，膠砂流動度為ISO標準砂的83%，強度為ISO標準砂的90%-95%，膠砂流動度略高于天山筑友，但膠砂強度比天山筑友低20%。

4）細度模數μ=2.3的配制砂（不含石粉），同樣因細顆粒多，比表面積大，需水量也大，其膠砂流動度僅為ISO標準砂的59%；膠砂強度較低，僅為ISO標準砂膠砂強度的51%-65%。摻入石粉的膠砂流動度和膠砂強度雖有所改善，但效果不理想。

5）細度模數μ=2.9的配制砂，膠砂強度均高于ISO

標準砂，但膠砂流動度為ISO標準砂的81%，但膠砂抗折強度、抗壓強度均超過ISO標準砂。

表7 各類砂顆粒級配試驗結果匯總表

表8 膠砂性能試驗結果匯總表

6）針對上述情況，細度模數μ=2.9的配制砂較為理想，于是，我們重點選用細度模數μ=2.9的機制砂與天然水洗砂按1:1比例并摻入4%、6%、8%的石粉進行試驗，試驗結果表明，用這種砂（簡稱混合砂）在用水量等相同情況下，膠砂流動度、膠砂強度比不摻石粉的砂還好，其各項性能均接近甚至超ISO標準砂的各項性能。

7）對昌吉濕機制砂，即剛從砂場拉回的水洗濕砂，其含水7.6%和9.4%的膠砂流動度和膠砂強度的試驗結果很不理想，流動度很大，為238mm和277mm，但強度卻大幅度降低，3d與28d抗折強度僅達ISO標準砂的29%和55%，3d與28d抗壓強度僅達ISO標準砂的37%和42%。

表9 2012年機制砂品質改善C30試配試驗結果匯總表

以上試驗用水量均為225mL（除濕機制砂），有不少膠砂流動度與ISO標準砂流動度相差較大。于是考慮，用水量增加為290mL，重復上述試驗。因用水量加大，流動度大幅度增加，有的甚至達ISO標準砂的147%，由于水量加大，水灰比自然隨之增加，因此，膠砂強度也就大幅度降低，28d最低強度只有ISO標準砂的42%，此項試驗意義不大，未再繼續下去。具體試驗結果詳見表8。

4 混凝土性能試驗結果

通過改變機制砂的級配，摻入不同摻量的石粉，進行膠砂流動度和膠砂強度試驗結果，初步選定機制砂Ⅱ區細度模數μ=2.9的中砂與Ⅰ區細度模數μ=3.3的粗砂按1:1比例混合成Ⅱ區細度模數μ=3.1的粗砂為重點，進行混凝土和易性和混凝土強度試驗。以此與其它砂的混凝土性能進行試驗比較。

本次試驗由于時間緊，只選C30強度等級混凝土進行代表性試驗，其條件是水泥、摻合料、砂及砂率、石、外加劑、水等均不變，只改變石粉摻量，石粉摻量為0、2%、4%、6%、8%五個配比配制的混凝土與其它砂配制的混凝土和易性及抗壓強度進行比較，其試驗結果詳見表9。試驗結果對比以天然水洗砂28d抗壓強度為基準。

用配制的混合砂（摻與不摻石粉，或摻量2%～8%）配制的混凝土，其抗壓強度均高于天然砂配制的混凝土，摻2%石粉與不摻石粉的7d與28d混凝土抗壓強度基本接近。而28d抗壓強度較天然砂混凝土強度高達143%。而且混凝土拌合物的和易性(流動性、粘聚性、保水性等)均優于其它所有的混凝土。

5 結 語

1）細度模數為2.9的配制砂與天然砂按1:1比例的混合砂，使用效果較佳。

2）由于此種機制砂的粒型較差，篩分有部分公稱粒徑4.75mm、2.36mm及1.18mm的累計篩余不合格，因此機制砂的空隙率較大，造成混凝土所需的砂漿較多，富余的砂漿變少，混凝土和易性會變差。建議用機制砂生產混凝土時，適當提高膠凝材料，嚴格控制混凝土出廠檢驗及施工現場跟蹤，確保混凝土性能能夠滿足施工要求。

3）針對筑友砂場加工生產的機制砂顆粒級配結果，建議砂場在機制砂生產流程中，考慮采用機制砂按顆粒不同粒徑分倉計量，按比例配合后出成品

Experimental study on improving quality of machine-made sand and improving concrete performance

With the rapid development of Xinjiang construction industry,commercial concrete dosage increasing, as for about 80% of the total amount of sand stone concrete is more and more big,natural resources cannot satisfy the needs of society,and China’s environmental protection have become increasingly demanding,many areas prohibit the exploitation of natural sand,in order to solve this problem, the Tianshan building friends of the company in June 2012 200 thousand new m3 pebble production mechanism sand crushing machinery production line, and put into production in August of that year,according to the company requirements of Tianshan,Tianshan zhuyou company to improve mechanism of sand quality study on improving the performance of concrete, through the test to adjust the grading, grading, select a more reasonable reach the fluidity,viscosity of concrete mixture concentration,water retention and easy in the best or the good condition;The mechanical properties meet the requirements of design and construction,and at the same time, good economic and social benefits should be obtained.

Machine-made sand; concrete; performance test; application

TU502.6；TU528.041

A

1003-8965（2017）05-0101-05