李洪偉 李包公 余 青

（1.江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院，江西 南昌 330000；2.樂平錦溪商品混凝土有限公司，江西 樂平 333300）

前言

機(jī)制砂是巖石經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑在4.75mm以下的巖石顆粒。與天然砂相比，機(jī)制砂的顆粒表面粗糙、多棱角，細(xì)度模數(shù)大，級配不良，最明顯是機(jī)制砂小于0.075mm的石粉含量高（這種石粉與天然砂中的泥粉有本質(zhì)區(qū)別）。機(jī)制砂的上述特性對混凝土拌和物的工作性、裝飾性能以及硬化混凝土的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和耐久性均會產(chǎn)生影響，因此對其配合比設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)等提出了新的要求。

我國近年來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日新月異，對建筑用砂的需求迅猛增長。作為短時間內(nèi)不可再生的地材資源，天然砂分布很不均勻，長距離運(yùn)輸給工程建設(shè)帶來沉重負(fù)擔(dān)。目前，不少地區(qū)的優(yōu)質(zhì)的天然砂資源已近枯竭，由于各種禁采政策也使得建筑用砂供需矛盾日益突出。而現(xiàn)代混凝土對砂的技術(shù)要求越來越高，特別是高強(qiáng)度等級和高性能混凝土對骨料的要求很嚴(yán)，能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少，而社會對節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展的要求越來越高。生產(chǎn)高質(zhì)量的機(jī)制砂以及配制高質(zhì)量的人工砂已經(jīng)勢在必行而且日漸緊迫。

1 本地區(qū)機(jī)制砂特點(diǎn)

本地區(qū)機(jī)制砂來源為高家采石場篩分后的石粉經(jīng)篩分水洗后得來，成分與碎石完全相同。因進(jìn)廠之前都經(jīng)過水洗，這一道關(guān)嚴(yán)格控制了機(jī)制砂的0.075mm以下顆粒。采用JGJ52-2006水洗法檢測石粉含量基本控制在4.0%左右，亞甲藍(lán)檢測數(shù)據(jù)基本為0.7，小于1.4，所以0.075mm以下粉顆粒以石粉為主，細(xì)度模數(shù)基本處于3.1~3.5，為Ⅰ區(qū)粗砂，顆粒主要集中于2.36mm篩，0.63mm以下顆粒難以達(dá)到30%。生產(chǎn)過程中未進(jìn)行整形加工，所以機(jī)制砂棱角尖銳，表面粗糙（如圖1所示）。

造成以上機(jī)制砂級配不合理性的原因是：一是樂平地區(qū)沒有機(jī)制砂生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可借鑒、二是生產(chǎn)設(shè)備局限性、三是使用量小未形成市場化。

圖1 砂

2 機(jī)制砂混凝土

2.1 機(jī)制砂完全取代天然砂

因機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大，所以采用機(jī)制砂完全取代天然砂拌制的混凝土必須采用大砂率，C30混凝土砂率達(dá)到51%，C30以下低標(biāo)號砂率高高。因0.63mm以下顆粒較少，混凝土拌出來漿體較少，保水性差，易離析，粘聚性亦較差。并且機(jī)制砂顆粒表面粗糙，多棱角，混凝土流動性差。因此機(jī)制砂拌制的混凝土不僅泵送困難，而且容易出現(xiàn)蜂窩爛根等不良現(xiàn)象。

配制混凝土性能：坍落度：110mm，流動性，如圖2所示。

2.2 機(jī)制砂與河砂混合使用

河砂質(zhì)量波動較大，尤其是細(xì)度模數(shù)。針對河砂波動及時的調(diào)整機(jī)砂與河砂的比例可保證混凝土和易性。若河砂較細(xì)時，細(xì)度模數(shù)2.0左右時，細(xì)砂吸水性較大。這種情況下采用機(jī)制砂與河砂兩種搭配方法，可以解決河砂細(xì)度模過細(xì)的問題，同時又解決機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)過粗問題，并且調(diào)整兩者的比例，可以解決砂質(zhì)量波動的問題。

表1 機(jī)制砂完全取代天然砂配配合比

圖2

第一種是保持砂率不變按比例摻加一定量的機(jī)砂即可解決問題。其配合比和性能見表2和圖3。

第二種是以機(jī)砂為主，提高砂率，僅使用30%左右的細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)2.0，也可以有很好的效果。其配合比和性能見表3和圖4。

表2 配合比

圖3

表3 配合比

圖4

坍落度：175mm；擴(kuò)展度：420mm×410mm

第三河砂較粗時則比較難辦，因?yàn)闄C(jī)制砂原本細(xì)度模數(shù)就大，與粗砂搭配使用很難產(chǎn)生較好的效果，因此遇到粗砂時最好把機(jī)制砂摻量降低或不使用。

2.3 機(jī)制砂混凝土應(yīng)用案例

機(jī)制砂用于商品混凝土具有良好的和易性，樂平地區(qū)大規(guī)模發(fā)展建筑行業(yè)，本站每月混凝土方量達(dá)到4萬方左右，樓層基本在十層以上，其中有一個商品房小區(qū)樓層最高達(dá)到33層，而且房屋結(jié)構(gòu)剪力墻比較多，鋼筋扎的很密，對混凝土的流動性有很高的要求，為滿足客戶要求我方積極的調(diào)整機(jī)砂與河砂的比例，經(jīng)過將近一年的時間工地順利竣工。從基礎(chǔ)到封頂基本使用地泵泵送，澆筑混凝土過程中我方基本都到現(xiàn)場查看混凝土的和易性，客戶的反饋也比較好。

3 機(jī)制砂進(jìn)廠控制項目

樂平地區(qū)機(jī)制砂使用量較少，而且生產(chǎn)隨意性大，生產(chǎn)商有時將未洗干凈的機(jī)制砂運(yùn)來，石粉含量達(dá)到8%以上，混凝土基本表現(xiàn)為有坍落度沒有流動性，坍損更快，將外加劑摻量提高也沒有很好的效果，因此必須嚴(yán)格控制石粉含量為4.0%，亞甲藍(lán)值控制在1.4以下，細(xì)度模數(shù)宜控制在2.3~3.0以下，含泥量控制在3.0以下.

結(jié)語

樂平經(jīng)過一年多的使用機(jī)制砂證明機(jī)制砂應(yīng)用于泵送混凝土是可行的。使用機(jī)制砂不僅可以改善混凝土和易性且強(qiáng)度高于河砂，在一定程度上可節(jié)約一定的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。另外機(jī)制砂為采石場篩余物產(chǎn)生，不僅將資源充分利用，也為環(huán)境保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。

[1] 王保國; 機(jī)制砂高性能混凝土的試驗(yàn)研究與應(yīng)用[J]; 工程與試驗(yàn);2011年02期

[2] 人工砂在混凝土工程中的應(yīng)用技術(shù)指南（初步） 武漢理工大學(xué)2011年3月