機制砂及機制砂混凝土應用與探討

張新冉 邱文會 邱潤澤

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

1 機制砂及機制砂混凝土的基本特點

當前時期，許昌地區砂石資源極度緊缺，且價格昂貴。目前市場上最常見的禹州、郟縣、寶豐水洗機制砂存在著價格高，含泥量大，含水量不穩定等種種不良因素，造成混凝土出廠質量把控難度極大。市面上水洗機制砂細度模數一般在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 機制砂及機制砂混凝土應用的基本概述

2.1 應用影響剖析

2.1.1 混凝土工作性能剖析

與傳統混凝土相比，機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%，與傳統混凝土應用效能相比，機制砂混凝土的使用能有效地調控混凝土集料，在降低骨料需水量的同時，還保障了工程整體性能，為預期施工作業目標的達成奠定了良好基礎。

2.1.2 混凝土抗性影響剖析

相比傳統天然砂混凝土，機制砂混凝土在使用過程中，石粉能發生水化反應，由此在洗出晶體的同時，還極大地降低了工程施工作業成本，為預期施工目標的達成奠定了良好基礎。與此同時機制砂中的石灰石粉細度越大，活性效應越明顯，通過增大機制砂細度，能在不斷提高混凝土抗性強度的同時，保證混凝土結構的耐久性。

2.1.3 體積穩定性影響剖析

在彈性模量方面，機制砂混凝土遠高于天然砂混凝土，究其原因主要是因為在砂漿中，機制砂可充當骨架，由此在穩定水泥石的同時，能增大粘結度，規避粘結面孔隙產生的同時，增強了水泥石強度，但不可否認的是，并非機制砂含量越高體積越穩定，通常來講當石粉含量為12%時，機制砂混凝土的收縮率最大，超過12%時干縮率有所減少。

2.2 應用問題剖析

由于水洗機制砂的級配差，無法滿足《建筑用砂》中級配2區的技術指標，如果按現行配制參數生產全機制砂混凝土和易性會不好，易于離析泌水，難以滿足泵送混凝土要求。同時由于水洗機制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍較高，從而導致機制砂混凝土和易性較易出現極端情況。砂率稍小，就容易出現離析泌水現象，砂率偏大時則表現為粘性過大，流動性顯著降低，坍損嚴重，有的試配混凝土出機狀態尚可，幾分鐘內便失去流動性，對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 優化對策剖析

根據其特點，經過大量的試配，現在混凝土公司基本的做法是：將市面上存在的水洗機制砂與特細砂（天然細砂細度模數0.4~0.9，含泥量5%~7%，泥塊含量在1%~3%）聯合按質量比例（水洗機制砂：細砂比例大致為1：1~4：1之間）應用于混凝土實際生產中。就目前來看，在現階段機制砂以及機制砂混凝土應用率以及應用范疇持續增加的新市場經濟常態下，為從根本上確保應用效益的最大化發揮，基層產業機構和相關部門，還需做好如下工作，即：

2.3.1 提高對機制砂中石粉含量的關注度

通過上述分析可知，在當前機制砂以及機制砂混凝土應用過程中，石粉量對于應用性能的影響力是十分巨大的，根據大量調研數據分析可了解到，機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性能的基礎上，還有效地提高了工程施工質量，在進行選擇時，為確保預期施工作業目標的達成，施工單位要盡量選擇含量在石粉含量4%~8%之間的機制砂。

2.3.2 調整對混凝土配合比設計的思路

與天然砂相比，機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量和施工效益，在進行配合比設計過程中，施工單位需盡量將水灰比放大0.05，以此在提高混凝土強度的基礎上，保障工程施工質量。在配置作業過程中，基層產業機構和相關部門還必須全面了解全面的了解各個成分的性能以及作用，由此在保證方案設計合理性、科學性和有效性的同時，推動產業的進一步發展。

2.3.3 不斷優化工程施工作業工藝

機制砂的生產方式是多種多樣的，因此也導致了不同區域機制砂粒級、顆粒形狀以及石粉含量各不相同，在工程施工作業過程中，為確保預期施工作業目標的達成，施工單位工作人員需根據當地機制砂特點，采取適合的制備方式，以此在確保混凝土制備質量的同時，為預期施工目標的達成創造良好條件。

3 全機制砂試配情況以及突出問題

在當前原材料形式和市場價格情況下，根據使用我公司建材機制砂（干法制砂）試配和實際使用情況來看，通過新型規范、規模化產出的機制砂具有以下特點：規模生產，成本低廉；含粉可控，不含泥、不含水以及混凝土狀態良好，成型后強度高，且有較大的降低粉料成本潛力。經大量調研數據分析可知，配制的全機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，混凝土力學性能、抗滲性能和抗碳化性能略優于市面水洗機制砂混凝土。因此使用機制砂（水洗機制砂或干法制機制砂）來生產預拌混凝土是完全可行的。但與此同時不可否認的是，一方面市面機制砂生產廠家生產規模參差不齊，有些是小作坊模式，缺乏統一的市場監管，同時為追求最大利潤，產品質量標準自己說了算以及一方面環保大型制砂生產線的投資較大，近年來一些集團公司先后投入的環保干法機制砂生產線，雖能夠生產出滿足要求的混凝土用砂，然而由于市場競爭因素的影響，制出的機制砂品質雖優于水洗機制砂，卻無法滿足全機制砂生產混凝土的需要等問題的存在，導致工程整體施工質量難以取得預期施工作業目標，工程整體施工效益也由此受到了一定影響。

4 結語

簡而言之，隨著近年來城鄉一體化建設進程的不斷加快，工程項目規模和數量在持續增加的同時，為達到預期的施工作業目標，將機制砂以及機制砂混凝土應用到工程施工作業中，是現階段推動國民經濟進一步發展的重要戰略手段，也是行業未來發展的必然趨勢，雖然就目前來看，符合或者接近使用標準的機制砂幾乎不存在，加之與機制砂聯合使用的細砂、特細砂的缺乏，給現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政策鼓勵和引導及行業部門監管，逐步改變現狀，為預拌混凝土用砂（全機制砂生產）創造有利條件外，基層產業機構和相關主管部門也需建立系統化研究體系，為機制砂在混凝土行業中應用效益的最大化發揮奠定良好基礎。