人工砂石集料在混凝土及砂漿中的應用

蔣翠蓮

【摘 ?要】砂石集料一般可以分為自然集料和人工集料。自然集料，如天然河砂和礫石，是在氣候或水和風的作用下形成的;而人工集料，如機制砂和碎石，是通過對天然石料的破碎形成的。本文研究了人工砂石集料在混凝土及砂漿的應用。

【關鍵詞】建筑;水泥混凝土;人工砂石集料;現狀

0引言

我國經濟高速發展，建設材料需求量不斷增長，加之建筑業的巨大需求，使得我國石料資源的開發和利用速度不斷加快，同時對資源的粗放利用導致的利用率低和環境保護的損失也日益顯著，同我國建設節約型社會和促進經濟可持續發展的總要求極不適應。砂石集料是一種資源型產品，如何合理利用已經成為我們不得不面對的重要問題。

1集料概述

由于傳統的觀念，人們對砂石集料的認識存在著偏差，認為砂石集料在混凝土中僅起填充作用，砂石集料的質量對水泥混凝土質量影響不大。而從現代混凝土學分析，這種認識是片面的。不可否認水泥作為膠凝材料對水泥混凝土性能的巨大影響，而作為混凝土重要組成成分的砂石集料，在水泥混凝土混合物中的體積和重量均占據了水泥混凝土混合物的70%以上，占有絕對多數，其幾何特性、物理性能、化學成份等對水泥混凝土早期的工作性能、硬化后的力學性能和耐久性能都存在不可忽視的影響。由于忽視砂石集料的質量或砂石集料的不合理使用導致工程事故的現象已經屢見不鮮。

在一些情況下，混凝土中的水泥用量超常規增加，不僅提高了混凝土成本，增加了工程造價，而且還會給混凝土的耐久性能帶來嚴重隱患?，F代混凝土學的觀點是不僅重視混凝土的強度，更要重視混凝土的耐久性能。

實踐表明，重視砂石集料的物理力學指標和化學成分，使用級配和粒形良好的砂石集料，可以增加混凝土的密實度，減小水灰比，提高混凝土的強度，改善耐久性，這不僅有良好的經濟效益，同時還有很好的社會、環境和資源效益。

2砂石集料生產現狀

由于歷史的原因，我國目前集料的生產力水平較低，多為小型企業，作坊式、粗放式生產，質量不穩定，突出表現在：

（1）砂石材料質量低，不符合國家材料標準的現象嚴重。當前公路建設正處于高潮期，對石料資源需求量很大，導致砂石材料出現局部供不應求現象，使許多豁土、粉塵多、細長扁平顆粒含量高、級配不規格、材質不合格的材料趁機進人公路建設領域。

（2）砂石材料生產、儲運和應用中缺乏質量全過程的監控手段，單級配石料的離析無法得到有效的控制，導致同批次的石料的質量偏差明顯，影響使用質量。

（3）砂石材料生產設備的更新換代緩慢，生產廠家缺乏內在動力，生產過程控制松懈，產品品質和質量無法保證。由于近年來大規模基礎設施建設，有限的天然河砂資源逐漸匾乏，而且短期內不可再生，成為基礎設施建設的瓶勁，迫切需要人工生產的替代產品。歐洲混凝土委員會在集料指南中提出，在配制水泥混凝土時，優先應用人工集料。然而，人工砂技術指標對水泥混凝土性能的影響還有待于深人研究。

3集料品質對水泥混凝土性能的影響

近20多年來，歐洲在改善巖石破碎質量、骨料和砂對混凝土性能的影響、小于0.075mm顆粒對混凝土性能的影響、機制砂顆粒形狀、骨料粒型對混凝土造價的影響、大細料含量對混凝土工作性的影響、破碎機械對集料質量的影響等方面做了大量的工作，對集料在混凝土中的應用進行了更深人的研究。根據近年來的研究成果，歐洲混凝土委員會于2002年發布了最新的混凝土用砂石集料技術標準，該標準根據當前的技術水平，從幾何形式、物理性能、化學組分等方面對集料的級配、粒形、壓碎值、耐磨性、吸水率、耐久性等性能提出了明確的要求。該標準尤其強調了砂石集料對混凝土耐久性的重要性，這也是上百年來使用水泥混凝土結構總結出的重要觀點。歐共體20個國家參照該標準執行，其中英國已經將該標準列為國家標準，成為BS系列的組成部分。在美國，ACL混凝土建筑材料委員會也發布了關于混凝土用集料技術標準的出版物，提出了集料的技術控制指標、性能要求和試驗方法，用于指導集料的選擇以及在混凝土中的應用。

近來由于高性能混凝土（HPC）的興起，高性能混凝土的工作性、強度和耐久性能對集料更加敏感，對砂石集料的研究更加深人，研究的重點主要集中于集料級配、集料顆粒形狀、集料含泥量、細粉含量、集料成分等對高性能混凝土物理力學性能和耐久性能的影響。

4石粉對混凝土性能影響的研究

研究表明，石粉能改善混凝土拌合物和易性，減少混凝土膠凝材料用量，適量的石粉能起到填充料的作用，且對于提高混凝土強度有利，同時還能改善混凝土的抗滲性能。但過高的石粉含量會引起混凝土收縮增大。

目前有關規定要求將碎石清洗后才能做為集料使用。我國《水工混凝土施工規范》中規定，常態混凝土人工砂中的石粉含量應控制在6%-12%。《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規范》規定：配制低于C30混凝土時，石粉（小于0.08mm顆粒）含量不能大于10%。而實際工程中，人工砂生產系統制造的人工砂中石粉含量遠高于這一控制標準，約為（18±2）%，有的甚至達到24%。人們對人工砂中的石粉認識不正確，使用中存在著一些誤區，施工中仍按技術規范要求，盲目地洗掉石粉（含量約占10%），嚴格控制人工砂石粉含量在12%以下，無形中造成了資源的浪費及工程投資增大，在生產上不僅降低了集料的產量，浪費寶貴的礦產和水資源，清洗石的污水排放到河流，影響了人們的生活和生產用水質量，造成新的環境污染。

目前對于石粉含量對混凝土性能的影響研究主要有以下幾個方面

（1）石粉摻量對混凝土性能的影響研究，表明當水灰比小于0.50時，石粉含量介于16%～21%之間時，混凝土的性能較優。當水灰比較小、水泥用量較多時，石粉含量可適當加大。石粉含量為16%時，混凝土拌和物和易性明顯改善，泌水減小且易于振搗密實。當石粉含量增大到21%以上時，由于石粉含量太多，使混凝土密實性降低，和易性差;混凝土干縮率隨石粉含量的增加而增大，石粉含量大于12%時，干縮率顯著增大。

（2）大量試驗表明人工砂中較佳石粉含量取決于原巖的巖性，人工砂的顆粒級配和形狀，石粉中0.15～0.08mm與小于0.08mm顆粒的比例，以及水泥的實際標號，所需配制的混凝土強度等因素有關。如采用高標號水泥配制低標號混凝土，石粉含量可高達15%～25%，這時石粉可視為水泥的一種低活性摻和料。試驗結果表明，巧%～18%的石粉含量的混凝土抗壓強度較高;混凝土彈性模量隨石粉含量的增加減少，但不明顯;混凝土的極限拉伸值隨石粉增加而變大;石粉使混凝土密實性增加，滲透系數減小，滲透系數隨石粉含量的增大而增大。

（3）石粉對混凝土和易性等性能有明顯改善作用，只要配合得當，對混凝土強度并無明顯影響。當石粉含量大于巧%時，混凝土拌和物和易性明顯得到改善，流動性增大，泌水減小，容易振搗，再振搗作用下能夠均勻、密實的填滿模板的角落。這主要是由于石粉的細度基本與水泥細度相同，石粉含量增加，相當于增加了水泥凈漿的數量，減少了砂子之間的摩擦，增加了砂漿的流動性，改善了砂漿的保水性及混凝土的和易性。適當石粉含量可填充混凝土的微細空隙，增加混凝土的密實性，改善混凝土的抗滲性能。因此，過去在大多數混凝土施工中，都將骨料中的石粉沖洗掉是不正確的。

5結束語

通過分析當前國內外人工砂石集料的生產現狀、集料品質對水泥混凝土性能的影響以及機制砂在混凝土中的應用，提出因地編制砂石集料技術控制指標的意義和必要性。

（身份證號碼：320902197312152520）