機制砂在混凝土中穩定使用的探討

謝文香

（廣東基礎新世紀混凝土有限公司）

1 雙摻粒子填充法解決級配問題

機制砂與天然砂相比，雖然在資源、管理和質量方面有著一定的優勢，也符合綠色建材發展理念，但由于企業未形成規模，受產品控制理念、母巖品質、工藝設備的影響，對顆粒級配、粒型控制等方面還缺乏規范控制。機制砂與天然砂的形貌區別見圖1。

圖1 機制砂與天然砂形貌圖

從圖1可以看出，機制砂顆粒形貌表面較粗糙、棱角多，而天然砂顆粒較圓潤，粒型較好。目前市面上的機制砂普遍存在級配不連續、過粗或過細現象。我公司分別對清遠幾個石場不同批次的機制砂進行了篩分，得出顆粒級配分布圖，如圖2所示。

由圖2可知，機制砂的顆粒級配受批次和廠家的影響較大，這也從側面反映了機制砂產品質量控制的難度，其受產品控制理念、母巖品質、工藝設備的影響較明顯。對應的，不同批次機制砂應用到混凝土中，混凝土和易性及強度表現也各有不同。具體情況見表1。

圖2 不同廠家批次機制砂級配分布

表1 C35P8使用機制砂強度及和易性情況

從表1可以看出，機制砂級配的不穩定性是影響其連續穩定使用的最大問題。為解決因機制砂級配不穩定而造成的混凝土和易性及強度增長方面的問題，我公司對場地廢水廢漿烘干篩分后的顆粒級配進行研究，同時結合天然砂進行雙摻，針對不同機制砂級配分布摻入不同比例的天然砂和一定廢漿水，發現能有效改善機制砂的粒型和顆粒級配。針對不同級配機制砂摻入不同比例的天然砂后進行篩分試驗得出的試驗數據分布見圖3。

圖3 摻入天然砂后機制砂篩分分布

不同批次機制砂應用到混凝土中，混凝土和易性及強度表現也各有不同。具體情況見表2。

表2 C35P8使用機制砂強度及和易性情況

實驗證明，采用雙摻粒子填充法能夠有效解決機制砂的級配和粒型問題，在改善混凝土和易性的同時還能提高后期強度。

2 砂漿擴展度比對法解決絮凝劑快速檢測問題

機制砂在制備過程中，由于環保要求，機制砂生產企業洗砂產生的廢水不得外排，因此為達到廢水循環利用的目的，在母巖清洗和機制砂洗砂過程中，會加入一定劑量的絮凝劑用以輔助廢水中石粉、泥粉的快速沉降。但由于母巖含泥含粉的差別，以及生產工藝、設備控制等問題，導致沉淀使用的絮凝劑無法精準控制，造成成品機制砂中存在一定的絮凝劑殘留。

依據當前國家和行業標準，混凝土用機制砂對機制砂粒型、級配、MB值、輕物質含量等物理指標進行了詳細限制，但在絮凝劑殘留方面并未給出標準要求和具體處理措施?；炷辽a企業在對機制砂進行進場檢驗時，發現機制砂各項數據檢測均無異常，但在使用時，混凝土和易性經常會出現較大波動，同時外加劑摻量和蓄水量也會發生急劇變化，導致混凝土質量難以有效控制。絮凝劑本是用于吸附廢水中的泥粉和石粉使其快速沉漿，但機制砂中殘留的絮凝劑，會導致混凝土中的外加劑被迅速吸附，水泥分子快速團聚沉漿，混凝土中的水泥無法有效擴散水化。我公司對機制砂中不同含量的絮凝劑對混凝土的影響進行了一個試驗，試驗結果見表3。

表3 絮凝劑含量對混凝土和易性及強度的影響

數據分析可知，絮凝劑作用在混凝土中，當絮凝劑摻量低于0.02%(與砂的比例)時，泵送劑摻量不會發生變化，同時能夠提高混凝土的粘聚性；當絮凝劑摻量高于0.02%(與砂的比例)時，泵送劑摻量會隨絮凝劑摻量的增加而增大，初始坍落度與擴展度會隨著絮凝劑摻量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝劑摻量越大，混凝土3h坍落度與擴展度經時損失越大。

絮凝劑的問題，是目前限制機制砂大量使用的又一大難題。目前行業內尚無有效方法對砂中絮凝劑組分進行有效中和，使其不對混凝土體系產生影響。為解決快速檢測機制砂中絮凝劑的含量，以降低試驗檢測周期，同時緩解生產控制壓力，我公司提出了一種新型快速檢測方法——砂漿擴展度檢測法。通過對比基準砂漿擴展度，通過固定樣本參數，測定對比基準砂漿擴展度的損失情況，得出一個經驗值，以確定絮凝劑殘留含量是否已經超出控制范圍，用以指導材料驗收。同時，砂漿擴展度檢測法還可以通過固定基準擴展度值，調整外加劑摻量，以指導生產使用。具體檢驗數據見表4。

表4 砂漿擴展度檢測法試驗記錄

圖4 砂漿擴展度試驗結果

砂漿擴展度檢測法充分利用砂漿和混凝土適應性相通原理，通過簡化試驗流程，迅速得出判定結果，同時，又能給混凝土生產使用提供充分指導依據。此舉不僅節省了大量人力物力，也提升了試驗控制精度，降低了生產控制成本，對混凝土質量和和易性的控制提供了有效依據。

3 結論

⑴機制砂性能受母巖、產地、生產工藝和質量控制水平等因素的影響較大，當前市面機制砂的質量不穩定是限制其用量的關鍵因素。研究表明，通過使用攪拌站產生的廢水廢漿以及通過與天然砂雙摻，對機制砂的級配調整有一定的幫助，對提高機制砂的穩定性也有一定效果。

⑵機制砂絮凝劑的殘留，在機制砂進場驗收的常規實驗中不易發現，如進行系統試驗或物象分析，則耗費的時間和成本較大。通過做砂漿擴展度對比試驗，在物檢數據正常的情況下，如對比基準，機制砂砂漿擴展度小而損失較大，就可以快速判定有絮凝劑殘留；同時，可以根據具體數據大致判定絮凝劑殘留量。