機制砂在混凝土生產中的應用研究

王愛華

(陜西宏圖商品混凝土有限公司，陜西 咸陽 712000)

0 引 言

為實現對河砂資源的合理利用，避免發生過度開采、濫采現象對周圍生態環境造成影響，有關部門對應用機制砂提出了明確的要求。在部分地區，由于沒有混凝土生產所需要的合格的天然河砂，因此在一定程度上限制了混凝土的生產效率[1]。基于此，開展機制砂在混凝土生產中的應用研究是十分有必要的。

1 機制砂質量現狀及混凝土生產中存在的問題分析

1.1 機制砂質量現狀

與其他材料相比，機制砂的累積篩余率和通過率均超過一般材料的2.5倍，細度模數與一般粗砂相比更大，在其批量生產的過程中具有更高的穩定性。機制砂的質量在一定程度上取決于其中的石粉含量、顆粒形態、級配、軟弱顆粒含量、MB值等。目前機制砂呈現的問題是兩頭顆粒多、中間顆粒少且粒型形態不規整等特點。針對300μm的篩余會呈現出明顯的增加，并且篩余出的物質均呈現出明顯的三角形分布形式，整體表面粗糙，局部存在較為尖銳的材料[2]。

選擇某施工項目使用的機制砂及河砂進行抽樣，并對比兩種材料的篩余結果,見表1。

表1 兩種材料篩余結果對比表

由表1中的篩余結果可以看出，機制砂與河砂相比在幾種公稱粒徑下均有著更高的篩余率。與其他天然河砂相比，機制砂在配比、養護的過程中均有著相同的條件，機制砂的配置會使得材料的坍落度出現明顯的下降，并且材料的抗壓強度更高。在保持坍落度不變的情況下，生產需要增加大量的水。但在不增加水泥用量的前提下，水膠比會逐漸變大，通常情況下生產出的實測強度并不會出現降低的問題。

1.2 混凝土生產中存在的問題分析

當前，傳統混凝土生產中存在的問題主要包括坍落度不穩定、緩凝現象嚴重、泵送性差以及需水量大等。存在的問題具體體現在：混凝土在生產過程中，存在超出允許偏差范圍的情況。產生這一問題的主要原因是攪拌的過程中，其稱量精度沒有達到要求，攪拌時間過短，或存在水泥混倉存放、混合使用的問題。混凝土生產時還會出現生產產品強度不合格問題，其主要原因是混凝土的強度離散性加大，養護不及時等。需水量大的主要原因是在混凝土生產過程中，傳統生產方式中采用的河砂材料需要通過大量引入水分才能保證其完全混合均勻，因此造成了大量水資源的浪費。

2 基于機制砂的混凝土生產方式設計

2.1 基于機制砂的混凝土拌制配合比控制

生產混凝土時，主要將砂石材料看作是混凝土的骨架，而其他材料，例如膠凝材料、細粉等，則被看作是混凝土骨架的填充物。為保證混凝土生產質量，需要對混凝土生產配合比進行控制，以此提高在攪拌過程中混合物的和易性。基于機制砂的混凝土拌制配合比控制可通過增加配合比砂率和控制出廠坍落度兩個方面進行控制。

通過增加混凝土混合材料中的細集料比例，控制配合比的砂率，將混凝土中段砂與石粉材料投入量增加，有利于填充在集料配置過程中產生的孔隙，以此實現對拌制配合物的流動性提升。針對混凝土拌制過程中出現的砂石料與漿體分離問題，在實際生產過程中，采用較低坍落度能夠有效改善混凝體的和易性。在實際生產過程中，對以往攪拌時間進行延長，增加6～15 s,可以大幅度降低混凝土的沉降現象[3]。在運輸過程中，可按照5.5～7.5 r/min的轉速，進行多次旋轉，每次轉動時間應超過3 min，以此解決在運輸過程中的沉降和抓底現象。在機制砂中間段位置混凝土拌制配合比較少，而小于0.3 mm的細顆粒較多。因此將兩種材料按照相應的比例進行配備，以改善集料級配不連續的問題。在實際生產過程中，通過控制二者的配合比，可生產和易性更強的混凝土材料。

2.2 機制砂砂率調整

利用機制砂和河砂對機制砂的砂率進行調整，除上述兩種材料外，還需要添加P.O 42.5等級的水泥、21 d強度為36.5 MPa的F類二級粉煤灰，并采用細度在13.5%的需水量比。將機制砂按照表2中的標準進行配合。

表2 機制砂配合比標準

根據表2中的機制砂配合比，在實際生產中選擇所需標準進行配備。表3為上述機制砂配合比強度及性能表現。

表3 機制砂配合比強度及性能表現

在進行機制砂配合過程中，砂細度應當小于原始配合比時砂率下調量，并按照公式(1)計算得出相應的配合比砂率。

βs=β0+(μf-μ0)×10/100

(1)

式中：βs為調整后的機制砂配合比砂率，%；β0為調整前的機制砂配合比砂率，%；μf為砂細度模數；μ0表示機制砂配合比砂細度模數。按照公式(1)計算結果，完成對機制砂砂率的調整。

3 實驗論證分析

為進一步驗證本文提出的基于機制砂的混凝土生產方式比傳統生產方式應用效果更好，以某施工項目作為實驗背景，該項目中共需要混凝土材料1 000 kg，分別利用本文生產方法和傳統生產法方式，各完成500 kg混凝土材料生產任務，比較兩種生產方式的需水量。為保證實驗的公正性，在選擇除機制砂以外的材料時，保證兩種生產方式配合比均相同。兩種生產方式的各材料配合比要求見表4。

表4 兩種生產方式各材料配合比要求

將兩種生產方式生產過程中的數據進行記錄，并將實驗結果繪制成對比圖，如圖1所示，以便進行清晰對比。

由圖1中的實驗結果可以看出，同樣完成500 kg混凝土材料的生產，本文生產方式的需水量明顯低于傳統生產方式的需水量。因此，通過實驗證明，本文提出的基于機制砂的混凝土生產方式更符合當前混凝體生產廠對生產過程中降低需水量的要求，保證水資源的有效利用，為混凝土生產廠帶來更高的經濟效益和社會效益。

圖1 兩種生產方式實驗結果對比圖

4 結束語

針對采用傳統混凝土生產方式生產出的材料所具有的和易性不強、自密實性能差、砂率難控制等問題，開展基于機制砂的混凝土生產方式設計，提出一種全新的混凝土生產方式，有效降低了生產過程中的需水量，讓混凝土的生產更加綠色、環保。