機(jī)制砂及機(jī)制砂混凝土應(yīng)用與探討

張新冉 邱文會(huì) 邱潤澤

（1.河南金諾混凝土有限公司，河南許昌 461000；2.卡迪夫大學(xué)工程學(xué)院，英國 CF24 3AA）

1 機(jī)制砂及機(jī)制砂混凝土的基本特點(diǎn)

當(dāng)前時(shí)期，許昌地區(qū)砂石資源極度緊缺，且價(jià)格昂貴。目前市場上最常見的禹州、郟縣、寶豐水洗機(jī)制砂存在著價(jià)格高，含泥量大，含水量不穩(wěn)定等種種不良因素，造成混凝土出廠質(zhì)量把控難度極大。市面上水洗機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)一般在3.0~3.9，含泥量在10%~20%，普遍存在顆粒偏粗，顆粒分布是兩頭多中間少，即粗顆粒（2.36mm以上）和細(xì)顆粒（0.15mm以下）較多，中間顆粒（尤其是1.18～0.3mm之間）較少。

2 機(jī)制砂及機(jī)制砂混凝土應(yīng)用的基本概述

2.1 應(yīng)用影響剖析

2.1.1 混凝土工作性能剖析

與傳統(tǒng)混凝土相比，機(jī)制砂混凝土在一定程度上材料特性差異較大，粒徑在75μm以下的石粉含量控制在10%，與傳統(tǒng)混凝土應(yīng)用效能相比，機(jī)制砂混凝土的使用能有效地調(diào)控混凝土集料，在降低骨料需水量的同時(shí)，還保障了工程整體性能，為預(yù)期施工作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成奠定了良好基礎(chǔ)。

2.1.2 混凝土抗性影響剖析

相比傳統(tǒng)天然砂混凝土，機(jī)制砂混凝土在使用過程中，石粉能發(fā)生水化反應(yīng)，由此在洗出晶體的同時(shí)，還極大地降低了工程施工作業(yè)成本，為預(yù)期施工目標(biāo)的達(dá)成奠定了良好基礎(chǔ)。與此同時(shí)機(jī)制砂中的石灰石粉細(xì)度越大，活性效應(yīng)越明顯，通過增大機(jī)制砂細(xì)度，能在不斷提高混凝土抗性強(qiáng)度的同時(shí)，保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.1.3 體積穩(wěn)定性影響剖析

在彈性模量方面，機(jī)制砂混凝土遠(yuǎn)高于天然砂混凝土，究其原因主要是因?yàn)樵谏皾{中，機(jī)制砂可充當(dāng)骨架，由此在穩(wěn)定水泥石的同時(shí)，能增大粘結(jié)度，規(guī)避粘結(jié)面孔隙產(chǎn)生的同時(shí)，增強(qiáng)了水泥石強(qiáng)度，但不可否認(rèn)的是，并非機(jī)制砂含量越高體積越穩(wěn)定，通常來講當(dāng)石粉含量為12%時(shí)，機(jī)制砂混凝土的收縮率最大，超過12%時(shí)干縮率有所減少。

2.2 應(yīng)用問題剖析

由于水洗機(jī)制砂的級(jí)配差，無法滿足《建筑用砂》中級(jí)配2區(qū)的技術(shù)指標(biāo)，如果按現(xiàn)行配制參數(shù)生產(chǎn)全機(jī)制砂混凝土和易性會(huì)不好，易于離析泌水，難以滿足泵送混凝土要求。同時(shí)由于水洗機(jī)制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍較高，從而導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土和易性較易出現(xiàn)極端情況。砂率稍小，就容易出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，砂率偏大時(shí)則表現(xiàn)為粘性過大，流動(dòng)性顯著降低，坍損嚴(yán)重，有的試配混凝土出機(jī)狀態(tài)尚可，幾分鐘內(nèi)便失去流動(dòng)性，對(duì)外加劑的緩凝組份提出更高的要求，增加了單方混凝土的材料成本。

2.3 優(yōu)化對(duì)策剖析

根據(jù)其特點(diǎn)，經(jīng)過大量的試配，現(xiàn)在混凝土公司基本的做法是：將市面上存在的水洗機(jī)制砂與特細(xì)砂（天然細(xì)砂細(xì)度模數(shù)0.4~0.9，含泥量5%~7%，泥塊含量在1%~3%）聯(lián)合按質(zhì)量比例（水洗機(jī)制砂：細(xì)砂比例大致為1：1~4：1之間）應(yīng)用于混凝土實(shí)際生產(chǎn)中。就目前來看，在現(xiàn)階段機(jī)制砂以及機(jī)制砂混凝土應(yīng)用率以及應(yīng)用范疇持續(xù)增加的新市場經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，為從根本上確保應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門，還需做好如下工作，即：

2.3.1 提高對(duì)機(jī)制砂中石粉含量的關(guān)注度

通過上述分析可知，在當(dāng)前機(jī)制砂以及機(jī)制砂混凝土應(yīng)用過程中，石粉量對(duì)于應(yīng)用性能的影響力是十分巨大的，根據(jù)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可了解到，機(jī)制砂中的石粉粒徑一般在是泥粒徑的四倍，適量的石粉在提高混凝土作業(yè)性能的基礎(chǔ)上，還有效地提高了工程施工質(zhì)量，在進(jìn)行選擇時(shí)，為確保預(yù)期施工作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成，施工單位要盡量選擇含量在石粉含量4%~8%之間的機(jī)制砂。

2.3.2 調(diào)整對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的思路

與天然砂相比，機(jī)制砂的配置方案與其存在顯著不同，而為了從根本上提高工程整體施工質(zhì)量和施工效益，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)過程中，施工單位需盡量將水灰比放大0.05，以此在提高混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，保障工程施工質(zhì)量。在配置作業(yè)過程中，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門還必須全面了解全面的了解各個(gè)成分的性能以及作用，由此在保證方案設(shè)計(jì)合理性、科學(xué)性和有效性的同時(shí)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.3.3 不斷優(yōu)化工程施工作業(yè)工藝

機(jī)制砂的生產(chǎn)方式是多種多樣的，因此也導(dǎo)致了不同區(qū)域機(jī)制砂粒級(jí)、顆粒形狀以及石粉含量各不相同，在工程施工作業(yè)過程中，為確保預(yù)期施工作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成，施工單位工作人員需根據(jù)當(dāng)?shù)貦C(jī)制砂特點(diǎn)，采取適合的制備方式，以此在確保混凝土制備質(zhì)量的同時(shí)，為預(yù)期施工目標(biāo)的達(dá)成創(chuàng)造良好條件。

3 全機(jī)制砂試配情況以及突出問題

在當(dāng)前原材料形式和市場價(jià)格情況下，根據(jù)使用我公司建材機(jī)制砂（干法制砂）試配和實(shí)際使用情況來看，通過新型規(guī)范、規(guī)?；a(chǎn)出的機(jī)制砂具有以下特點(diǎn)：規(guī)模生產(chǎn)，成本低廉；含粉可控，不含泥、不含水以及混凝土狀態(tài)良好，成型后強(qiáng)度高，且有較大的降低粉料成本潛力。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，配制的全機(jī)制砂混凝土的工作性、收縮變形性能與同配比天然中砂混凝土的工作性相差不大，混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性能和抗碳化性能略優(yōu)于市面水洗機(jī)制砂混凝土。因此使用機(jī)制砂（水洗機(jī)制砂或干法制機(jī)制砂）來生產(chǎn)預(yù)拌混凝土是完全可行的。但與此同時(shí)不可否認(rèn)的是，一方面市面機(jī)制砂生產(chǎn)廠家生產(chǎn)規(guī)模參差不齊，有些是小作坊模式，缺乏統(tǒng)一的市場監(jiān)管，同時(shí)為追求最大利潤，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自己說了算以及一方面環(huán)保大型制砂生產(chǎn)線的投資較大，近年來一些集團(tuán)公司先后投入的環(huán)保干法機(jī)制砂生產(chǎn)線，雖能夠生產(chǎn)出滿足要求的混凝土用砂，然而由于市場競爭因素的影響，制出的機(jī)制砂品質(zhì)雖優(yōu)于水洗機(jī)制砂，卻無法滿足全機(jī)制砂生產(chǎn)混凝土的需要等問題的存在，導(dǎo)致工程整體施工質(zhì)量難以取得預(yù)期施工作業(yè)目標(biāo)，工程整體施工效益也由此受到了一定影響。

4 結(jié)語

簡而言之，隨著近年來城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，工程項(xiàng)目規(guī)模和數(shù)量在持續(xù)增加的同時(shí)，為達(dá)到預(yù)期的施工作業(yè)目標(biāo)，將機(jī)制砂以及機(jī)制砂混凝土應(yīng)用到工程施工作業(yè)中，是現(xiàn)階段推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的重要戰(zhàn)略手段，也是行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢，雖然就目前來看，符合或者接近使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制砂幾乎不存在，加之與機(jī)制砂聯(lián)合使用的細(xì)砂、特細(xì)砂的缺乏，給現(xiàn)今的混凝土用砂造成極大的困難，為此除了迫切希望政府通過相關(guān)政策鼓勵(lì)和引導(dǎo)及行業(yè)部門監(jiān)管，逐步改變現(xiàn)狀，為預(yù)拌混凝土用砂（全機(jī)制砂生產(chǎn)）創(chuàng)造有利條件外，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)主管部門也需建立系統(tǒng)化研究體系，為機(jī)制砂在混凝土行業(yè)中應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮奠定良好基礎(chǔ)。