機制砂高質量加工與混凝土應用研究

摘要：機制砂具有料源穩定、氯離子含量低等特點，在混凝土中應用廣泛。依托某公路工程，開展粉砂巖機制砂高質量加工與應用研究，重點介紹了粉砂巖機制砂高質量加工技術，分析了石粉含量對高性能混凝土工作性能的影響，提出了“六區兩室一池”的機制砂場區布局以及人工與機械相結合的三級分揀技術。

關鍵詞：機制砂石粉含量高性能混凝土工作性能

ResearchonHighQualityProcessingofMachine-MadeSandandApplicationofConcrete

FANYuanlin1，2

1.HangzhouCity，ZhejiangProvince，310052China;2.ZhejiangCommunicationsConstructionGroupCo.，Ltd.，HangzhouCity，ZhejiangProvince，310052China

Abstract：Machine-madesandiswidelyusedinconcretebecauseofitsstablematerialsourceandlowchloridecontent.Basedonacertainhighwayproject，theresearchonhigh-qualityprocessingandapplicationof siltstonemachine-madesandiscarriedout.Itfocusesonthehighqualityprocessingtechnologyofsiltstonemachine-madesand，analyzestheinfluenceofstonepowdercontentontheworkabilityofhigh-performanceconcrete，andputsforwardthelayoutof"sixzones，twochambersandonepool"ofmachine-madesandfieldandthethree-levelsortingtechnologycombiningmanualandmechanicalmethods.

KeyWords：Machine-madesand;Stonepowdercontent;High-performanceconcrete;Workingperformance

隨著國家“節能環保”的深入推進，天然砂資源的限制開采，目前市場的天然砂資源成本高，料源不穩定，天然砂的品質愈來愈差，氯離子含量超標最為典型，而且供貨不及時，很難獲取，嚴重影響結構物質量和施工進度。因此，機制砂成為混凝土的主打地材[1-3]。

石粉含量對機制砂混凝土的工作性能有著重要影響。楊文烈等人[4-5]認為，若想使機制砂和天然砂配置的混凝土坍落度一致，天然砂需水量多，按天然砂配合比進行機制砂配合比設計的混凝土和易性較差。馬增琦等人[6]通過試驗發現，一定的配合比且石粉含量較低的情況下，增大石粉含量可以改善混凝土的工作性能，但超過某一限值后會起到負作用。宋德洲等人[7]得出，在坍落度方面石粉巖性對不同減水劑的效果發揮影響不大，在擴展度上石粉巖性對減水劑的效應發揮影響較大。

依托某工程，本文開展機制砂高質量加工技術、石粉含量對高性能混凝土性能的影響，以期為今后類似工程提供借鑒參考。

1工程概述

浙江省文成至泰順（浙閩界）公路起于文成縣樟臺，終于福建省福壽高速友誼大橋附近，路線全長55.963km。項目橋隧比高達72%，高墩大跨徑橋梁有多座，部分墩高達到120m以上，橋梁最大跨徑達265m，是浙江省目前為止建設難度最大的高速公路項目。項目建設需要大量建筑材料，尤其是砂、碎石的用量十分龐大，僅4標10.39km里程橋隧施工澆筑混凝土就需要49萬t砂和60萬t碎石。

2機制砂高質量加工技術

2.1機制砂選址與場區布局

按照“統籌推進、就地取材、節約環保、管控細節、有序推廣”的原則，機制砂生產區選址應臨近在建隧道，且距離生活區300m、爆破區200m以上，周圍無潛在地質災害和洪澇災害；充分考慮集約化生產要求，優先采用永臨結合方式。如圖1所示，按照“六區兩室一池”的標準規劃場地，其中，六區為母料分揀區、母料存放區、上料區、生產區、成品區和停車區，兩室為實驗室和辦公室，一池為沉淀池。

2.2機制砂母材三級分揀制度

從源頭控制，對母材進行三級分揀。一級分揀：從隧道源頭根據樣品對不同色澤的洞渣進行分揀，不合格洞渣棄至棄渣區；二級分揀：人工輔助機械的方法對母料進行挑選；三級分揀：采用雙層棒條振動給料機上料，篩除10cm以下的細集料。

2.3塔樓式砂石聯產干法制砂技術

基于塔樓式砂石聯產干法制砂法，采用涵蓋給料機、鄂式破碎機、單缸液壓圓錐式破碎機、立式沖擊破碎機、除塵系統的設備組合模式和設備工藝流程，通過一體化流水線作業，有效提高了機制砂的加工效率和質量。

采用全方位智能化監控控制技術，在線實時檢測設備生產狀態，并進行安全連鎖管理，一鍵控制啟停，設備生產過程中具有自動調整功能。在破碎機及振動篩進出口分別設置定向集塵和收塵裝置，同時通過塔樓自動化控制系統調整引風機的功率及風門大小，精確控制砂石粉塵含量；通過加濕攪拌機控制機制砂含水率，使級配均勻不易離析。

3石粉含量對機制砂混凝土工作性能的影響

3.1試驗分組

本文采用石粉含量0～15%，配置6組不同石粉含量混凝土，并與天然砂混凝土進行對比，通過測試坍落度和泌水率研究石粉含量對機制砂混凝土性能的影響。1組為天然砂，2～7組為機制砂，石粉含量采用先水洗清除石粉，再按比例加入。其中，2～7組機制砂中石粉含量依次為0、3%、5%、7%、10%、15%，各組配合比相同，水泥406kg/m3，水147kg/m3，機制砂706kg/m3，碎石1060kg/m3，外加劑6.6kg/m3。

混凝土的坍落度與擴展度是混凝土重要的工作性能指標，設計3個系列試驗，對比研究石粉含量對不同強度等級混凝土坍落度與擴展度的影響。1～7組強度等級為C50，石粉含量依次為0、3%、5%、7%、10%、12%、15%，各組配合比相同，水泥282kg/m3，水150kg/m3，機制砂756kg/m3，碎石1044kg/m3，摻和料188kg/m3；8～14組強度等級為C60，石粉含量依次為0、3%、5%、7%、10%、12%、15%，各組配合比相同，水泥406kg/m3，水147kg/m3，機制砂706kg/m3，碎石1060kg/m3，摻和料101kg/m3。

3.2試驗結果分析

不同石粉含量混凝土試件的坍落度和泌水率如圖2所示。可見，混凝土試件坍落度隨著石粉含量的增加而減小，泌水率隨著石粉含量的增加而減小。與天然砂相比，機制砂在石粉含量低于5%時的泌水率高于天然砂。這可能是因為凝灰巖石粉的添加可以提高混凝土拌合物的保水性，填充混凝土內部空隙，降低孔隙率。石粉含量對機制砂混凝土工作性能的影響存在一個最優值。對于不同的混凝土體系，石粉的最佳含量是不同的。

測試對比研究石粉含量對不同強度等級（C50、C60）混凝土坍落度與擴展度的影響，試驗結果如圖3、圖4所示。可見，適量石粉的添加能夠提高機制砂混凝土的工作性能，其中C50混凝土在石粉含量7%時達到最佳，C60混凝土在石粉含量5%～7%時達到最佳。石粉含量對機制砂混凝土工作性能的影響存在一個最優值，過高或過低的石粉摻量都會降低混凝土的工作性能。

4結語

（1）機制砂生產場區按照“六區兩室一池”標準規劃場地，采用人工與機械結合的三級分揀技術、干法塔樓式生產線和砂石聯產干法制砂法，有效保證了機制砂的加工效率和質量。（2）混凝土坍落度和泌水率均隨著石粉含量的增加而減小，但對于采用天然砂和機制砂的不同混凝土體系，石粉的最佳含量是不同的。（3）石粉有助于提高機制砂混凝土的工作性能，但對機制砂混凝土工作性能的影響存在一個最優值，過高或過低的石粉摻量都會降低混凝土的工作性能。

參考文獻

• 韓照.考慮機制砂形貌的高性能混凝土設計、性能與機理研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2023.
• 魏杰.路面高性能機制砂水泥混凝土組成設計與性能研究[D].南寧：廣西大學，2023.
• 楊艷華，魏杰，馮小偉，等.機制砂特性對路面混凝土力學性能及微觀形貌的影響研究[J].公路，2024，69（3）：71-79.
• 楊文烈，邸春福.機制砂的生產及在混凝土中的應用[J].混凝土，2008（6）：113-117.
• 樂興.白云巖石粉對機制砂混凝土性能的影響研究[D].貴陽：貴州大學，2023.
• 馬增琦，孫文晉，賴雄.石粉對機制砂混凝土工作性能的影響研究[J].湖南交通科技，2021，47（4）：23-26，117.
• 宋德洲，范遠林，何建國.機制砂巖性及石粉含量對混凝土性能影響研究[J].四川建材，2022，48（9）：3-5.