機制砂使用過程中遇到的問題探討

龐英會 孟凱

摘?要：根據不同材性機制砂使用過程中遇到的問題，通過試驗分析了不同材性機制砂對聚羧酸減水劑的吸附原因，認為機制砂的顆粒形貌、級配、細度模數、石粉含量以及含泥量對砂漿、混凝土性能有影響，但不同材性的機制砂同樣對砂漿、混凝土性能有影響。

關鍵詞：機制砂;材性;含泥量

文章編號：2095-4085（2020）08-0050-03

1?前言

中國基礎建設經過近20年的飛速發展，創造了中國建設速度的神話，對促進國民經濟發展和提高生活質量方面做出了重大貢獻，但同時對自然環境和生態環境造成的破壞同樣不可小覷，當前國家已經認識到必須加強環境保護的重要性，提出了綠水青山就是金山銀山的生態文明思想。

河沙作為建材行業的大宗建筑材料，隨著環境保護的加強和基礎建設的持續發展，河道開采受到限制，天然砂的市場供應量逐步減少，混凝土行業細骨料逐漸向機制砂方向發展。近幾年，國家出臺一系列的標準和指導意見指導機制砂的生產和使用，由于國家政策的干預和高利潤的追求，國內各大建材集團紛紛建立自己的機制砂生產線，機制砂逐漸代替了河沙的使用。

在機制砂的使用過程中，廣大科研機構和從業者對機制砂的生產、使用做了大量的研究，指導了機制砂的正確使用。聚羧酸高性能減水劑分子設計可調，生產過程安全環保，在配制高性能混凝土方面具有普通減水劑不可比擬的優勢，所以在混凝土外加劑使用中占比越來越高，但聚羧酸高性能減水劑缺點是對骨料中的含泥量比較敏感，適應性不如普通減水劑。

各地機制砂的材質、顆粒分布、顆粒形貌、含泥量及石粉含量的差異性對聚羧酸減水劑的應用提出了更高的要求。目前機制砂與聚羧酸減水劑的研究主要集中在砂的顆粒形貌、級配、細度模數、石粉含量以及含泥量對混凝土性能的影響，其中機制砂顆粒形貌、含泥量和石粉含量是區別于河沙的重要指標，也是業內普遍認同的影響混凝土性能的重要因素。筆者在機制砂的使用過程中發現，機制砂的材質巖性對混凝土的性能也有重要影響，此處僅就發現的問題，通過試驗，提出簡單分析。

2?試驗內容

2.1?原材料

2.1.1?水泥、粉煤灰

試驗采用泰山中聯P.O42.5水泥，鄒縣電廠Ⅱ粉煤灰，其化學成分如表1，其物理性能指標如表2、表3。

2.1.2?機制砂

試驗采用臨沂平邑產石灰巖機制砂和頁巖機制砂。

2.1.3?減水劑

采用山東惠邦建材科技股份有限公司生產的HB-JS01型聚羧酸高性能減水劑，減水劑摻量2.0%性能指標如表4所示。

2.2?試驗方法

按照GBT 14684-2011《建設用砂》對機制砂進行檢驗。根據GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測試方法》，測試兩種機制砂的流動性能，通過改變減水劑用量，保證膠砂流動度達到240±5mm。依據GB/T 17671-1999<《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》檢驗膠砂強度。

3?結果與討論

按照GBT 14684-2011《建設用砂》對機制砂進行檢驗，其篩分級配和亞甲基藍值如表5和圖1。

由表5和圖1可知，兩種機制砂細度模數、顆粒級配基本一致，都屬于1區下限的粗砂，石灰石巖機制砂粗顆粒粒形比頁巖機制砂要好。石灰石巖機制砂石粉含量在13%左右，頁巖機制砂石粉含量在9%左右。區別較大的是石灰石巖機制砂MB值為0.3，頁巖機制砂MB值為1.8，說明頁巖機制砂中含泥量比石灰巖機制砂含泥量大。通過現場考察，頁巖夾層中夾雜泥塊，破碎后導致頁巖機制砂中含泥量較高。

根據GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測試方法》，對兩種機制砂做膠砂流動度試驗，發現要達到相同的流動度，頁巖機制砂需要的減水劑的量為石灰石機制砂的1.5倍左右，同時頁巖機制砂砂漿的和易性較差，說明頁巖機制砂的含泥量對減水劑的吸附大，同時頁巖機制砂顆粒形差對砂漿和易性有影響。

為確定是否單純因為MB值高造成減水劑需求量高的原因，將兩種機制砂通過0.16篩，將石粉篩除，同時將石粉按比例加入對應的粗料中進行對比實驗，發現兩種復合機制砂對外減水劑的需求量高于純石灰巖機制砂，低于純頁巖機制砂。分析原因，石灰巖+頁巖粉是由于MB增大導致減水劑需求提高，這個原因廣為認可，而頁巖+石灰石粉同樣減水劑需求量提高，究其原因頁巖屬于沉積巖，具有薄片層狀，主要有黏土沉積經壓力和溫度形成的。巖性特征決定了頁巖具有較高的吸水性，同時頁巖層狀結構對聚羧酸減水劑的吸附較大。

依據GB/T 17671-1999<《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》對表6中膠砂配比做強度檢驗，檢驗結果如表7。

從膠砂強度試驗結果看，機制砂材質對抗折強度影響不大，對抗壓強度有較大影響，石灰巖材質機制砂比頁巖機制砂抗壓強度高出約8MPa。主要原因石灰巖母巖抗壓強度比頁巖高，同時石灰巖機制砂石粉含泥量比頁巖低，填充效應好，對強度影響較大。通過石粉交叉試驗表明，母巖抗壓強度高的材質抗壓強度相對較高。

4?結?論

（1）在相同石粉含量的情況下，頁巖機制砂MB值較石灰巖機制砂高，造成其需水量和對聚羧酸減水劑的吸附量較大。

（2）由于頁巖的成巖特性，即使除掉石粉，其吸水性和對聚羧酸減水劑的吸附量也比石灰巖機制砂高。

（3）通過膠砂強度試驗比對結果來看，兩種機制砂膠砂強度因機制砂材質不同，對抗折強度影響不大，但對抗壓強度有較大影響，頁巖機制砂比石灰巖機制砂抗壓強度明顯降低。

（4）本文僅對實際使用過程中發現的問題通過簡單實驗進行對比，對頁巖機制砂的使用提供注意事項。

參考文獻：

[1]王健康.西北地區砂料中泥對聚羧酸減水劑作用機理研究[J].硅酸鹽通報，2018，37（7）.

[2]蔣正武.機制砂特性及其在混凝土中應用的相關問題研究[J].新型建筑材料，2010，11.

[3]唐凱靖，劉來寶.巖性對機制砂特性及其混凝土性能的影響[J].混凝土，2011，12.