郝末蘭，姚雪濤

（保定永泰建設工程質量檢測有限公司，河北 保定 071000）

山砂與河砂的對比試驗研究

郝末蘭，姚雪濤

（保定永泰建設工程質量檢測有限公司，河北 保定 071000）

本文通過對山砂與河砂的物理性能及應用進行對比試驗，發(fā)現(xiàn)山砂用于生產(chǎn)混凝土是可行的，對合理利用當?shù)卦牧?、滿足生產(chǎn)需求、緩解資源緊張的形勢有積極促進的作用。

山砂；河砂；工作性

0 引言

商品混凝土具有技術質量穩(wěn)定和環(huán)保的優(yōu)勢，在全國大中城市已得到廣泛的推廣應用。但是，隨著商品混凝土的大量應用，建筑材料的消耗巨大，尤其是砂石料的過度開采，使生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性受到了破壞。目前，全國各地以封山，封河等形式，不同程度的限制砂石料的開采。對于我們混凝土企業(yè)來說，在沒有充足優(yōu)質原材料的情況下，就需要有充分的技術儲備做支持，才能合理利用當?shù)氐脑牧?，以滿足生產(chǎn)需求。本文針對河北建設集團有限公司邢臺混凝土分公司近期使用的山砂及河砂做對比試驗研究，根據(jù)兩者的區(qū)別，調整配合比，以滿足質量及施工要求。

1 山砂與河砂的區(qū)別

1.1 山砂與河砂的形成

山砂是巖石經(jīng)過常年的風化、分解，再經(jīng)過機械破碎后篩除大于 4.75mm 的顆粒得到的產(chǎn)品，在機械力的作用下，呈不規(guī)則的多菱角形狀，表面粗糙，含泥量和含有機雜質較多。

河砂是天然石在自然狀態(tài)下，經(jīng)水的作用力長時間反復沖撞、摩擦產(chǎn)生，其成分較為復雜、表面有一定光滑性，雜質含量多。

本文所用山砂，主要來源于邢臺西部山區(qū)，一般是風化石或山皮石機械磨碎形成，然后經(jīng)水洗過篩去雜質；河砂，主要來源于白馬河河道，由河底挖出后，經(jīng)砂場水洗過篩，去除大部分的雜質和泥塊。

1.2 山砂與河砂的外觀形貌

山砂由于制砂所選取的母巖不同，呈現(xiàn)出不同的外觀顏色，如黑色、灰白色等，顆粒多棱角、表面較為粗糙；河砂的外觀顏色主要為黃色、白色，由于常年受水流沖刷作用，顆粒表面比較光滑、顆粒大多為橢圓形或近似于圓形。

1.3 山砂與河砂的物理性能

分別取山砂和河砂進行質量檢驗，結果詳見表 1、表 2。

與河砂相比，目前所生產(chǎn)的山砂細度模數(shù)普遍偏高，一般山砂的細度模數(shù)處于 3.1～3.7 范圍內(nèi)，屬于粗砂，山砂的粗顆粒含量較多，而 1.25～0.16mm 范圍內(nèi)的顆粒含量較少，級配不合理。

表 2 山砂與河砂的質量檢驗結果

表 1 山砂與河砂的顆粒組成

山砂的表觀密度及堆積密度均小于河砂，這與其顆粒特性有較大關系。山砂顆粒在破碎過程中，因機械作用出現(xiàn)較多內(nèi)部損傷，在顆粒內(nèi)部存在一定的開口或閉口孔隙，因此其表觀密度略低于河砂，達到飽和面干程度的需水量（吸水率）則高于河砂；山砂顆粒粒形不規(guī)則，而且其中粗顆粒較多，級配不合理，因此在堆積過程中不夠密實，對比河砂其堆積密度小而空隙率大；山砂中＜0.16mm 顆粒的含量遠高于河砂，因此含泥量高于河砂；山砂所選母巖經(jīng)多年風化，且在破碎過程中因機械作用會出現(xiàn)較多內(nèi)部損傷，其堅固性次于由水流緩慢沖刷作用形成的河砂。

山砂與河砂中的＜0.16mm 顆粒是不同的，河砂中的＜0.16mm 顆粒主要為泥粉，而山砂中＜0.16mm 顆粒經(jīng)亞甲藍試驗測定后確定以石粉為主，分析其來源主要由兩部分構成：在開采物料過程中帶入由于巖石風化所產(chǎn)生的粉末以及泥粉；巖石在破碎生產(chǎn)過程中，不可避免的會產(chǎn)生一定量的巖石粉末。

2 山砂與河砂的應用對比

2.1 山砂與河砂的水泥膠砂對比

依據(jù) GB/T17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》和GB/T2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》，將山砂與河砂進行水泥膠砂對比試驗，結果見表 3。

表 3 山砂與河砂的水泥膠砂對比

由表 3 可知，用水量相同時，山砂的砂漿流動度為135mm，低于河砂砂漿的 196mm，而山砂膠砂試件 3d、28d抗壓、抗折強度均高于河砂膠砂試件；流動度相同時，河砂的用水量 189mL 低于山砂的用水量 225mL，而河砂膠砂試件3d、28d 抗壓、抗折強度均高于山砂膠砂試件。分析其原因如下：

（1）山砂顆粒有較多微裂紋等缺陷，所以吸水率高于河砂顆粒。在制備砂漿的過程中，由于山砂顆粒吸收部分自由水份，使砂漿漿體體系的水份減少，在用水量相同情況下，使得實際水灰比降低，從而使砂漿的流動性降低，而由于實際水灰比的降低，使得膠砂試件的力學性能有所提高。

（2）山砂中＜0.16mm 顆粒的含量高于河砂，這部分顆粒比表面積較大，吸附水量較高，降低了山砂砂漿的流動性能。

（3）山砂顆粒表面粗糙、粒形不規(guī)則，在漿體流動過程中顆粒相互作用較大，不利于砂漿的流動性能，而河砂顆粒較為圓潤在漿體流動過程中顆粒之間的相互作用較小，砂漿的流動性能較好；同時由于山砂的顆粒特性，硬化的水泥漿體與顆粒之間的結合力較高，所以膠砂試件的強度也隨之提高。

從中低強度等級的水泥砂漿而言，采用山砂的強度效果比河砂要好，但山砂的工作性不如河砂；隨著水泥砂漿強度的提高，山砂顆粒內(nèi)部易發(fā)生破壞，因此砂漿的強度也會受到限制。

2.2 山砂與河砂的混凝土對比

2.2.1 原材料與配合比

選擇企業(yè)日常使用的合格原材料，如下：

（1）水泥：邢臺中聯(lián) P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，3d 抗壓強度 32.8MPa，28d 抗壓強度 51.8MPa；

（2）粉煤灰：河北龍泉興業(yè)經(jīng)貿(mào)有限公司Ⅰ級粉煤灰，細度 10.0%；（3）礦粉：邢臺華通礦粉廠 S95 級，28d 活性 102%；（4）石子：邢臺碎石，5～25mm 連續(xù)級配，含泥量0.2%，泥塊含量 0.2%；

（5）外加劑：保定慕湖 MZY-A5 聚羧酸減水劑，減水率26.1%，終凝時間 15h；

（6）水：飲用水。

配合比選用生產(chǎn)中常用的 C30 配合比，見表 4。

表 4 C30 配合比

2.2.2 試驗數(shù)據(jù)及分析

分別用山砂與河砂拌制混凝土，觀察并測定其工作性能，詳細見表 5。

表 5 山砂與河砂拌制混凝土對比數(shù)據(jù)

由表 5 可知，山砂拌制的混凝土坍落度損失特別快，從攪拌機倒出不到 5min 就失去流動性，工作性很難滿足工程要求，而且由于實際用水量過高，導致水灰比過大，混凝土強度沒有達到設計要求；而河砂拌制的混凝土工作性及強度都滿足要求。

分析其原因如下：

（1）山砂顆粒吸水率高于河砂。在拌制混凝土的過程中，由于山砂顆粒吸收部分自由水份，使混凝土漿體體系的水份減少，從而使混凝土的流動性降低，加速了坍落度損失。

（2）山砂中＜0.16mm 顆粒的含量高于河砂，這部分比表面積較大的細粉顆粒，吸附了部分聚羧酸分子，聚羧酸摻量實際上被降低，從而影響了聚羧酸泵送劑的減水、分散、保坍效果，導致山砂混凝土的工作性能快速下降。

為使山砂混凝土滿足強度及工作性要求，需增加水泥用量，以降低水灰比；并適當提高泵送劑摻量，以彌補山砂中細粉吸附的損失。對此我們進行了試驗驗證。

2.2.3 混凝土配合比調整及驗證

我們在表 4 配合比基礎上增加 30kg 水泥用量，外加劑摻量由 2.0% 提高至 2.5%，具體試驗數(shù)據(jù)見表 6。由表 6 可知，調整后的山砂混凝土工作性能有所提升，強度也滿足設計要求，可以用于生產(chǎn)。

3 結束語

本文通過對山砂與河砂的物理性能及應用對比試驗，說明山砂用于生產(chǎn)混凝土是可行的，但為保證混凝土強度及提高其工作性能，在使用山砂時需增加水泥用量并提高泵送劑摻量，由此將不可避免地造成生產(chǎn)成本的增加。

在資源緊張的大形勢下，我們還需要進行更多的試驗研究，使當?shù)卦牧系玫礁雍侠淼乩谩?/p>

［通訊地址］保定市高開區(qū)翠園街（071000）

郝末蘭，女，本科，工程師。長期從事混凝土技術研究和工程質量檢測工作。