董佳兵

[摘 要]隨著天然砂資源不斷緊缺，國家大力推廣機(jī)制砂的使用。本試驗(yàn)就不同摻量機(jī)制砂與河砂混合，機(jī)制砂摻量為0、70%、100%，對比機(jī)制砂在不同摻量下對混凝土和易性、坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響，并根據(jù)機(jī)制砂特點(diǎn)分析原因機(jī)理。

[關(guān)鍵詞]機(jī)制砂 和易性 坍落度 抗壓強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU 528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0089-01

引言：2014年中國GDP首次超過10萬億美元，約為10.4萬億美元，中國成為繼美國之后第二個(gè)GDP邁入10萬億美元俱樂部的成員，中國這么龐大的經(jīng)濟(jì)體要發(fā)展，自然離不開要消耗許多大宗商品。中國混凝土的消耗量占世界總量的60%，據(jù)比爾·蓋茨的GatesBlog，中國3年消耗的水泥量比美國整個(gè)20世紀(jì)消耗的水泥量還要多。砂作為混凝土的一個(gè)重要組分，消耗量也非常大，天然砂作為一種地方性資源，短時(shí)間內(nèi)不可再生，造成不少地區(qū)天然砂資源逐步短缺，由于砂資源短缺，價(jià)格自然上漲，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，我國很多地區(qū)都出現(xiàn)亂采、亂挖天然砂的現(xiàn)象，造成生態(tài)環(huán)境破壞，違背了可持續(xù)發(fā)展的原則。在天然砂資源日益枯竭的情況下，機(jī)制砂替代或部分替代天然砂已經(jīng)成為一種趨勢，勢在必行。機(jī)制砂生產(chǎn)線目前有干法制砂和濕法制砂兩種工藝。干法工藝流程是把塊石（或碎石）經(jīng)多級破碎、篩分、整形、除粉制成；濕法工藝流程是用碎石場尾礦經(jīng)沖洗、篩分、磨細(xì)、整形、撈砂、粉砂回收等工序制成。無論干法或濕法，其關(guān)鍵技術(shù)在于選用合適的制砂機(jī)完成最后的磨細(xì)整形工序，同時(shí)，要通過各級篩孔大小來控制顆粒級配。

一、試驗(yàn)用原材料

水泥：國產(chǎn)實(shí)業(yè)（福建）水泥有限公司生產(chǎn)的十大P.O42.5R水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度28%，比表面積368m2/kg，三天強(qiáng)度28.0MPa，28天強(qiáng)度54.7MPa。

粉煤灰：廈門益材粉煤灰公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度15.9%，需水量比97%，28天活性指數(shù)74%。

礦粉：三鋼集團(tuán)（龍海）礦微粉有限公司生產(chǎn)的S95礦渣粉，比表面積406m2/kg，7天活性指數(shù)76%，28天活性指數(shù)97%。

外加劑：科之杰新材料集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的Point-400S緩凝高效減水劑，聚羧酸減水劑，減水率22.3%。

碎石：廈門順信建材生產(chǎn)的連續(xù)粒級5-20mm和單粒級16-31.5mm碎石。

河砂：廈門煥煌貿(mào)易有限公司，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1.0%，泥塊含量0.0%。

機(jī)制砂：廈門鴻明生產(chǎn)的機(jī)制砂，水洗并經(jīng)過整形，顆粒級配良好，細(xì)度模數(shù)2.7，MB值0.85%，石粉含量5.0%，泥塊含量0.0%。

二、試驗(yàn)所用配合比及試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析

試驗(yàn)為機(jī)制砂與河砂混合，機(jī)制砂摻量0、70%、100%，對比機(jī)制砂不同摻量下對混凝土性能的影響，配合比各材料用量見表2，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見表3。

對混凝土和易性、坍落度、坍落度損失的影響

從表3中可以看出，隨著機(jī)制砂摻量的增加：①各強(qiáng)度混凝土總體趨勢為粘聚性變好，流動(dòng)性變差，保水性變好，但當(dāng)強(qiáng)度增加達(dá)到C50及以上時(shí)，由于膠凝材料越來越多，表現(xiàn)為過粘；②各強(qiáng)度砼坍落度呈下降的趨勢；③各強(qiáng)度混凝土坍落度損失略有增大。這主要是因?yàn)闄C(jī)制砂特性造成，機(jī)制砂表面粗糙，顆粒形狀多棱角，石粉含量較大，比表面積較河砂大，需水量大，故隨著機(jī)制砂摻量增加，粘聚性變好，流動(dòng)性變差，保水性變好，混凝土坍落度相應(yīng)減小。坍落度損失略有增大主要是因?yàn)闄C(jī)制砂吸水率較河砂大，因而坍損變大。機(jī)制砂混凝土如果要保持上述指標(biāo)與全河砂混凝土相近，則應(yīng)該增加外架劑用量，同時(shí)增加一定的用水量。關(guān)于機(jī)制砂中石粉含量，有的研究表明在不超過一定的度情況下，石粉含量增加，并不會(huì)降低混凝土和易性，其原因主要為：石粉細(xì)度小，石粉能增加混凝土漿體體積，這點(diǎn)在低強(qiáng)度混凝土中作用更加明顯，石粉漿體的增加彌補(bǔ)了機(jī)制砂表面粗糙的缺點(diǎn)，有利于減少機(jī)制砂之間以及機(jī)制砂與碎石之間的摩擦，因此并不會(huì)造成混凝土和易性變差，然而，這與混凝土拌合物本身膠凝材料用量和水膠比也有很大關(guān)系。

（2）對混凝土力學(xué)性能的影響

由表3可以看出，隨著機(jī)制砂摻量的增加，各強(qiáng)度等級混凝土抗壓強(qiáng)度都略有增加，原因有一下兩點(diǎn)：①隨著機(jī)制砂摻量的增加，混凝土中的石粉含量也相應(yīng)增加，由于石粉細(xì)度較小，對混凝土具有一定的微集料填充效應(yīng)，使混凝土密實(shí)度增加；②機(jī)制砂形狀比河砂棱角多，同時(shí)表面粗糙，更有利于漿體和骨料界面間的粘接，機(jī)制砂比表面積更大，機(jī)制砂與漿體的粘接面積更大，故強(qiáng)度較高。

關(guān)于石粉在混凝土中的作用，目前大多當(dāng)成一種完全惰性填充材料，然而近年來有研究表明，某些巖性的石粉并非完全惰性，它在水化的過程中可以少量的與水泥中的鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣反應(yīng)，生成的產(chǎn)物與其他水化產(chǎn)物相互搭接，使水泥石結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，提高了水泥石的強(qiáng)度，因而混凝土強(qiáng)度提高。但當(dāng)石粉增加到某個(gè)極限值的時(shí)候，由于石粉含量的增加，就算有些石粉能與水泥反應(yīng)，但是畢竟是極少量的反應(yīng)，石粉主要是一種惰性填充材料，過量存在會(huì)破環(huán)混凝土中最密實(shí)的結(jié)構(gòu)，影響漿體之間和漿體與集料之間的交接，從而使混凝土強(qiáng)度降低。

三、結(jié)語

（1）隨著機(jī)制砂摻量的增多，混凝土和易性相對天然砂混凝土能一般會(huì)降低，坍?dāng)U度減小，但保水性能會(huì)相應(yīng)提高，要想改善機(jī)制砂混凝土這些性能，則要對混凝土配合比做相應(yīng)的調(diào)整，尋找最佳配合比，同時(shí)應(yīng)選用合適的材料，尤其是減水劑；

（2）隨著機(jī)制砂摻量的增多，混凝土強(qiáng)度會(huì)略有增加，為了改善混凝土的工作性能，可在對強(qiáng)度影響不大的情況下適當(dāng)增加用水量；

（3）機(jī)制砂生產(chǎn)環(huán)節(jié)對機(jī)制砂性能參數(shù)的決定性作用，機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)要規(guī)范機(jī)制砂生產(chǎn)，從根本上改善機(jī)制砂混凝土性能。石粉作為機(jī)制砂中的重要組成部分，對機(jī)制砂混凝土影響極大，機(jī)制砂生產(chǎn)過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制其含量。機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)要選用合適的制砂機(jī)進(jìn)行磨細(xì)整形工序改善機(jī)制砂混凝土顆粒形狀，同時(shí)，要通過各級篩孔大小來控制顆粒級配。

參考文獻(xiàn)

[1]洪錦祥，蔣林華，黃衛(wèi)，繆昌文，葉義群.人工砂中石粉對混凝土性能影響及其作用機(jī)理研究[J]. 公路交通科技，2005，11：88-92.