孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配工藝研究

李學東 王亨泰

摘要：為了使孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配后的混合砂細度模數滿足規范要求，通過摻配試驗及檢測，調整了機制砂和天然砂的摻配比例，并按2∶1，3∶1，4∶1的配比進行試驗檢測。結果表明：機制砂和天然砂按3∶1摻配后，混合砂細度模數控制在2.67～2.80之間，細度模數滿足規范要求，混合砂細度模數處于受控狀態，證明該工程機制砂和天然砂摻配工藝是可行的。

關鍵詞：

機制砂； 天然砂； 摻配技術； 孤山航電樞紐工程

中圖法分類號：TV43

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.016

文章編號：1006-0081（2023）S1-0054-03

0 引 言

砂是混凝土的重要組成材料。目前，國內外機制砂和天然砂的摻配使用，均未對其經濟性進行分析比對。楚學勇等［1］通過將機制砂與天然砂按比例摻配，對混合砂細度模數、石粉含量指標進行摻配工藝研究，滿足要求的砂細度模數為2.4～2.8，石粉含量范圍為6%～18%，且從經濟角度進行了對比。混合砂可有效解決單獨使用天然砂細度模數不滿足DL 5144-2015《水工混凝土施工規范》（以下簡稱《規范》）要求的問題。

在孤山航電樞紐工程料場毛料開采中，天然砂含量不足6%，且天然砂細度模數偏大，不滿足《規范》的要求。合理實行機制砂與天然砂摻配使用，可解決單獨使用天然砂細度模數不滿足上述規范的問題。

1 機制砂情況

根據孤山航電樞紐工程砂石加工系統設計指標，機制砂細度模數為2.4～2.6，細度模數平均值為2.53。擬采用單值-移動極差（X-RS）控制圖法對數據進行分析。

（1）繪制機制砂細度模數X圖，見圖1。圖1中，中心線CL=2.53；RS中心線CL=0.03；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.53+2.58×0.03=2.60；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.53-2.58×0.03=2.46。

由圖1可知：砂細度模數波動較緩和，控制狀況稍好，RS值較小，細度模數較穩定。機制砂細度模數控制上限為2.60，下限為2.46，平均細度模數為2.53，極差平均值為0.03，滿足《規范》要求，產品質量呈穩定趨勢。

（2） 繪制機制砂石粉含量X圖，見圖2。圖2中，中心線CL=14.25；RS中心線CL=0.56；控制上限：UCL=X+2.58RS=14.25+2.58×0.56=15.70；控制下限：LCL=X-2.58RS=14.25-2.58×0.56=12.80。

由圖2可知：曲線起伏小，石粉含量均在控制范圍內，RS值較小，波動不大。系統機制砂石粉含量平均為14.25，極差平均值為0.56。石粉含量平均值較穩定，級差值小，滿足《規范》要求。

2 天然砂情況

孤山航電樞紐工程明灘料場砂礫料小于5 mm的粒徑砂含量為0～33.5%，平均含砂率為6.61%，細度模數為3.16～3.45，細度模數平均值為3.35。天然砂細度模數偏大，可通過摻配機制砂進行細度模數調節。擬采用單值-移動極差（X-RS）控制圖法對數據進行分析。

（1） 繪制天然砂細度模數X圖，見圖3。圖3中，中心線CL=3.35；RS中心線CL=0.04；控制上限：UCL=X+2.58RS=3.35+2.58×0.04=3.45；控制下限：LCL=X-2.58RS=3.35-2.58×0.04=3.24。

由圖3可知：機制砂細度模數控制上限為3.45，下限為3.24，平均細度模數為3.35，極差平均值為0.04。天然砂細度模數偏大，不滿足《規范》要求，需采取相應措施進行調整。

（2） 繪制天然砂石粉含量X圖，見圖4。圖4中，中心線CL=5.07；RS中心線CL=1.17；控制上限：UCL=X+2.58RS=5.07+2.58×1.17=8.09；控制下限：LCL=X-2.58RS=5.07-2.58×1.17=2.06。

由圖4可知：天然砂石粉含量平均值為5.07，極差平均值為1.17。天然砂石粉含量偏低，不滿足《規范》要求，且波動較大，需采取相應措施進行調整。

3 機制砂與天然砂摻配試驗

機制砂和天然砂的摻配選取2∶1，3∶1和4∶1的配比進行試驗檢測。通過試驗檢測得出混合砂細度模數如下：

Mⅹ=A2+A3+A4+A5+A6-5A1100%-A1

式中：A1，A2，…，A6分別為按5.000，2.500，1.250，0.600，0.315 mm和0.160 mm過篩的累計篩余百分比。

3.1 機制砂和天然砂2∶1摻配后細度模數試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂2∶1摻配后的混合砂細度模數X圖，見圖5。圖5中，中心線CL=2.80；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.80+2.58×0.02=2.86；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.80-2.58×0.02=2.73。

由圖5可知：混合砂細度模數控制上限為2.86，下限為2.73，平均細度模數為2.80，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按2∶1比例摻配，混合砂細度模數偏大，已有部分樣品滿足《規范》要求，仍需對摻配比例進行調整。

（2） 繪制機制砂和天然砂2∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖6。圖6中，中心線CL=11.17；RS中心線CL=0.58；控制上限：UCL=X+2.58RS=11.17+2.58×0.58=12.66；控制下限：LCL=X-2.58RS=11.17-2.58×0.58=9.67。

由圖6可知：混合砂石粉含量控制上限為12.66，下限為9.67，混合砂石粉含量平均值為11.17，極差平均值為0.58。混合砂石粉含量滿足《規范》要求。

3.2 機制砂和天然砂3∶1摻配后細度模數試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂3∶1摻配后的混合砂細度模數X圖，見圖7。圖7中，中心線CL=2.74；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.74+2.58×0.02=2.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.74-2.58×0.02=2.67。

由圖7可知：混合砂細度模數控制上限為2.80，下限為2.67，平均細度模數為2.74，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按3∶1比例摻配，混合砂細度模數滿足《規范》要求。

（2） 繪制機制砂和天然砂3∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖8。圖8中，中心線CL=12.08；RS中心線CL=0.48；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.08+2.58×0.48=13.33；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.08-2.58×0.48=10.84。

由圖8可知：混合砂石粉含量控制上限為13.33，下限為10.84，混合砂石粉含量平均值為

12.08，極差平均值為0.48。混合砂石粉含量滿足

《規范》要求。

3.3 機制砂和天然砂4∶1摻配后細度模數試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂4∶1摻配后的混合砂細度模數X圖，見圖9。圖9中，中心線CL=2.72；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.72+2.58×0.02=2.77；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.72-2.58×0.02=2.67。

由圖9可知：混合砂細度模數控制上限為2.77，下限為2.67，平均細度模數為2.72，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按4∶1比例摻配，混合砂細度模數滿足《規范》要求，但從效益方面分析，經濟合理性不夠。

（2） 繪制機制砂和天然砂4∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖10。圖10中，中心線CL=12.04；RS中心線CL=0.29；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.04+2.58×0.29=12.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.04-2.58×0.29=11.28。

由圖10可知：混合砂石粉含量控制上限為12.80，下限為11.28，混合砂石粉含量平均值為12.04，極差平均值為0.29。混合砂石粉含量滿足《規范》要求。

4 結 語

試驗結果分析表明：同時滿足經濟性和《規范》要求的機制砂和天然砂摻配比例是3∶1。按此比例摻配后，混合砂細度模數控制為2.67～2.80，細度模數滿足規范要求，混合砂細度模數處于受控狀態。孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配后，混合砂

細度模數得到了有效控制，說明該工程機制砂和天

然砂摻配工藝是可行的。

參考文獻：

［1］ 楚學勇，張瑞.人工砂與天然砂的混合應用研究［J］.東北水利水電，2011（4）：33-34.