封培然，竺斌，宋利麗

（1. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團有限公司 干混砂漿技術(shù)部，四川　眉山　620030；2. 西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川　綿陽　621100；3. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團有限公司 技術(shù)中心，四川　眉山　620562）

淺談機制砂干混砂漿的過程控制（中）

封培然1，竺斌2，宋利麗3

（1. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團有限公司 干混砂漿技術(shù)部，四川眉山620030；2. 西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621100；3. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團有限公司 技術(shù)中心，四川眉山620562）

本文通過對機制砂干混砂漿生產(chǎn)過程中進廠原材料、中間產(chǎn)物、出廠砂漿的過程控制，分析了干混砂漿與預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的區(qū)別，建立了過程控制是實現(xiàn)干混砂漿質(zhì)量穩(wěn)定可靠保證的觀念，尤其是對過程中間產(chǎn)物機制砂更應(yīng)建立以形貌、顆粒級配等為中心的質(zhì)量控制手段，拋棄強度唯一的錯誤做法，適應(yīng)以機制砂為核心，水泥為主要膠凝材料的過程控制檢測方法，得到以干混砂漿生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)的過程控制體系。

原材料；過程控制；中間產(chǎn)物；干混砂漿；檢測方法；管理體系

（續(xù)前節(jié)）

2.1.3礦物摻合料

干混砂漿中使用礦物摻合料的做法依然來自預(yù)拌混凝土，因為過去建筑砂漿采用現(xiàn)場攪拌形式是無法添加礦物摻合料的。常用的礦物摻合料主要是?；郀t礦渣粉、粉煤灰、石灰石粉、硅灰、沸石粉等，使用礦物摻合料的目的主要是降低成本、改善砂漿和易性，通常對強度的貢獻很小，原因是礦物摻合料通常不具有早期反應(yīng)能力，甚至是惰性物質(zhì)。細粉狀的礦物摻合料需要大量的水潤濕表面，并填充顆粒間隙，使用礦物摻合料的砂漿需水量隨著摻量而增加，但砂漿分層度減小，因此要嚴(yán)格控制礦物摻合料的加入量，如果摻加過量，會造成砂漿砂漿粘聚性急劇增加，容易出現(xiàn)粘附施工工具等問題[15]。干混砂漿生產(chǎn)時一定要嚴(yán)格按照設(shè)計配比，同時在出廠前進行復(fù)驗。

使用礦物摻合料的目的是改善砂漿和易性，在砂漿和易性良好的條件下就沒有必要使用，也不必追求較高的活性指標(biāo)，同時考慮到降低成本的目的，應(yīng)盡量選擇周邊資源。值得注意的是由于砂漿中使用了大量的摻合料降低了砂漿的堿度，在目前施工加水量較大的情況下，砂漿的碳化程度也明顯增加，碳化導(dǎo)致的收縮對大面積薄層墻面抹灰砂漿的開裂危害性較大，不像混凝土那樣可以通過密實度來加以改善。

2.1.4添加劑

對于使用機制砂生產(chǎn)的砂漿，通常使用的保水增稠外加劑數(shù)量較少，相反對含有引氣劑成分的添加劑使用量較大，原因在于機制砂中含有大量的石粉。添加劑中的許多成分在砂漿企業(yè)很難檢測，尤其對于復(fù)雜的有機物外加劑，常規(guī)的檢測項目包括顏色、水分、細度、燒失量、粘度等，還有一些控制指標(biāo)需要在砂漿中體現(xiàn)，如砂漿2h 稠度損失、14d 拉伸強度、保水率等。過程控制中很難快速界定添加劑的效果變化，一方面源于干混砂漿的波動，另一方面源于添加劑勻質(zhì)性的變化。添加劑過程控制的滯后必須通過嚴(yán)格的采購合同條款來加以約束，進廠檢驗必須留足60d 以上的應(yīng)用時間，盡量采購企業(yè)信譽良好的產(chǎn)品，并提供添加劑檢測方法及檢測報告。

售后服務(wù)中，對于出現(xiàn)使用過程的質(zhì)量波動，應(yīng)首先排除砂漿質(zhì)量波動的原因，然而對照使用添加劑的批次，對比采購小樣，如果兩者不一致即可判斷添加劑質(zhì)量波動，此時供應(yīng)商必須協(xié)助解決砂漿質(zhì)量波動問題，并承擔(dān)相關(guān)責(zé)任。

2.2中間產(chǎn)品

2.2.1機制砂

機制砂作為干混砂漿的中間過程產(chǎn)品類似于水泥生產(chǎn)過程中的熟料，然而對于沒有采取礦山→機制砂→砂漿三位一體的生產(chǎn)系統(tǒng)，實際進廠河砂或機制砂就承擔(dān)中間產(chǎn)品機制砂的角色，這時生產(chǎn)的過程控制就不在砂漿企業(yè)內(nèi)部，形成了產(chǎn)品鏈過程控制的分離，容易造成機制砂質(zhì)量控制的困難。無論哪種情況，過程控制的內(nèi)容都是一致的，不能因陋就簡。

2.2.1.1形貌

機制砂的形貌比水泥的形貌影響更為明顯，因為機制砂所占干混砂漿中的份額更大。不同的生產(chǎn)設(shè)備所制得的機制砂形貌差異較大，最理想的機制砂形貌是等徑狀，近似于球形，表面粗糙度相同時，等徑狀的機制砂比表面積最小，需水量也最少，可以較好滿足砂漿施工性。機制砂形貌對后期的硬化強度也有影響，表1給出了不同石子形貌生產(chǎn)的混凝土強度及坍落度[2]。從表中可以看出石子形貌圓滑比相同狀態(tài)下形貌差的混凝土有更大的坍落度，同時硬化后的強度也略微偏高，如果達到相同流動度那么粒形差的混凝土強度會更低。砂漿骨料也具有混凝土骨料相同的性質(zhì)。

表1　不同石子形貌、混凝土的強度及坍落度

一般來講巖石的硬度越大，越不易形成圓球形顆粒，巖石硬度越軟，韌性越大，礦物間離子鍵能和粘結(jié)力越弱，完全沒有解理或者中等解理的巖石在碰撞和撞擊時越容易在顆粒表面斷裂為多面體。同一種礦物，顆粒越大，表面越粗糙，顆粒越小，表面越圓滑。表2給出了采用原材料完全相同的兩組干混砂漿的試驗結(jié)果，從表中可以看出第二組試驗僅比第一組增加25kg 粗砂，用水量相同，但是兩種砂漿的稠度呈現(xiàn)明顯的差異，完全使用細砂的 F1砂漿擴展度比 F2高出13mm，由此可知粗顆粒對砂漿流動度的影響，這也正是粗砂表面粗糙造成的結(jié)果。

表2　兩種不同配比砂漿的試驗結(jié)果

解決上述問題的一種措施是拌合增加用水量，提高砂漿拌合物的成漿量，但是將增加砂漿收縮開裂的風(fēng)險，另一種措施是增加水灰比，這樣雖然膠凝材料含量增加，但砂漿強度也會下降，同時增加了成本，因此盡管機制砂有比河砂提高粘結(jié)強度的優(yōu)勢，但是由于施工性能差，造成施工加水多，機制砂強度的優(yōu)勢并不明顯?？刂茩C制砂形貌重要的是選擇合適的機械設(shè)備和原材料，石碰石方式優(yōu)于石碰鐵，不解理巖石優(yōu)于解理巖石。另外出制砂機的機制砂必須經(jīng)過篩分后分別儲存，既可以防止物料的離析，也可以滿足不同品種砂漿施工性能的要求。

2.2.1.2機制砂粒徑

圖4給出了給出了鵝卵石和石灰石兩種礦物制得的粗、中、細三種機制砂，其中粗砂粒徑為4.75～2.36mm，中砂粒徑為2.36～1.18mm，細砂粒徑為小于1.18mm。從圖中可以看出相同巖石制得的機制砂，粒徑越大，表面越粗糙。不同巖石性質(zhì)之間比較發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r明顯比鵝卵石在相同粒徑的情況下的外觀形貌要圓滑。由此可知質(zhì)地相同的巖石粒徑越小施工性能越好，不同巖石硬度較小的施工性能較好，前者容易受到生產(chǎn)電耗和篩分系統(tǒng)的制約，因此過程控制時應(yīng)該在源頭就采用質(zhì)地較軟的巖石，對采用手工施工的抹灰砂漿應(yīng)該盡量采用細度較低的顆粒，有條件的盡量降低細顆粒中的石粉含量，防止需水量增加過大。

圖4　不同機制砂圖片

圖5給出了混凝土的骨料粒徑與抗?jié)B系數(shù)的關(guān)系[2]，從圖中可以看出最大粒徑為5mm 的骨料在水灰比為0.6時僅為最大粒徑40mm 骨料抗?jié)B系數(shù)的四分之一。機制砂通常不能吸收水分，多余的拌合水接近親水性機制砂表面，由于重力的作用匯集于機制砂粗顆粒底部形成水囊，這里正是所謂的界面過渡區(qū)，界面處薄弱的水化產(chǎn)物填充和粗大的強氧化鈣六方板狀晶體很難形成密實體，由此可知增大骨料粒徑對混凝土或者砂漿抗?jié)B性能的影響。一般情況下建筑砂漿采用的骨料粒徑較小，表現(xiàn)不如混凝土明顯，雖然干混砂漿通常沒有防水性能的要求，但對于外墻抹灰砂漿或者防水砂漿則應(yīng)注意控制砂漿的最大粒徑。

圖5　骨料粒徑與混凝土抗?jié)B系數(shù)的關(guān)系

機制砂粒徑的過程控制就是要控制機制砂的最大粒徑。在生產(chǎn)中確保不同粒徑的進入不同的料倉，防止竄料的發(fā)生，每生產(chǎn)200t 機制砂至少取樣一次，經(jīng)常關(guān)注大于4.75mm 顆粒的含量，一旦超出控制值即表明篩網(wǎng)破損，應(yīng)及時更換篩網(wǎng)。按照規(guī)定進行日常篩網(wǎng)例行檢查與維護，機制砂的篩分設(shè)備常用的是概率篩或者直線篩，但國家標(biāo)準(zhǔn)沒有非金屬礦的篩分效率規(guī)定值，企業(yè)可以自行設(shè)定相應(yīng)的超徑率和遜徑率保證機制砂的質(zhì)量穩(wěn)定。

2.2.1.3機制砂顆粒級配

砂漿的顆粒級配是指砂漿中不同粒徑顆粒的分布情況，衡量機制砂顆粒級配的優(yōu)劣主要看機制砂在建筑砂漿中的作用，與混凝土不同的是砂漿主要考慮施工性能，混凝土主要考慮結(jié)構(gòu)承載力?；炷潦谴止橇?、細骨料、水泥、摻合料在加水硬化后形成致密的結(jié)構(gòu)體，顆粒之間只有形成最緊密堆積狀態(tài)，才能取得最高的抗壓強度，盡管砂漿也有類似要求，但是能否有足夠的流動性才是施工的關(guān)鍵。砂漿體系中骨料表面粗糙，骨料必須懸浮于漿體內(nèi)部，在漿體的包裹攜帶下運動，從這個意義上講，砂漿的漿骨比必須比普通混凝土的大，當(dāng)然不同的混凝土也有不同的漿骨比，泵送混凝土和自流平混凝土的漿骨比相對較大，建筑砂漿與后者類似。

表3給出了三種不同來源的砂，包括兩種機制砂和一種天然河砂。比較兩種機制砂與天然河砂可以發(fā)現(xiàn)，河砂中0.3～1.18mm 的顆粒含量占據(jù)了58.8% 接近60%，而機制砂中相同粒徑分布含量最高為29.24%，僅相當(dāng)于河砂的一半，該區(qū)段顆粒有較好的圓滑度，較低的需水量，河砂其余粒徑分布區(qū)段顆粒含量較少，形成良好的紡錘形結(jié)構(gòu)，而機制砂則是兩端含量高中間粒徑含量低呈現(xiàn)啞鈴狀分布，由此可知河砂與機制砂的區(qū)別。

表3　兩種機制砂的顆粒級配

機制砂顆粒級配的控制主要通過篩分來完成，使不同粒徑的機制砂搭配達到河砂類似的級配，即削減兩端顆粒含量，補充0.3～1.18mm 的顆粒含量，有些企業(yè)希望直接購買理想級配的機制砂，實際上由于理想級配顆粒生產(chǎn)的困難，同時在機制砂進廠時為顆粒狀物料，不同粒徑的顆粒在裝卸、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都可能發(fā)生離析，因此干混砂漿企業(yè)必須自主配套制砂機生產(chǎn)后進行篩分，通過兩級配或者三級配進行搭配使用，這也是發(fā)達國家的普遍做法，國內(nèi)混凝土企業(yè)通過二級或者三級配可以做到孔隙率降低至40% 以下，節(jié)約水泥20% 以上[2]，砂漿生產(chǎn)同樣可以通過控制機制砂級配降低孔隙率至40% 以下[16]。值得注意的是機制砂中難免有一定量的石粉含量，這部分含量需要記入膠凝材料中，同時將砂的級配控制到4.75～0.075mm。

2.2.1.4機制砂的水分與石粉含量

機制砂的水分必須控制小于0.5%，對于進廠已經(jīng)控制水分至規(guī)定值的不需要進一步檢測機制砂水分，而對于沒有制砂系統(tǒng)的企業(yè)就需要采取措施控制水分低于規(guī)定值，措施包括烘干、搭配等。超標(biāo)水分的機制砂進入庫內(nèi)，容易在粉料的作用下結(jié)塊，對計量設(shè)備的穩(wěn)定運行不利，一旦發(fā)現(xiàn)倉頂漏水等情況造成物料水分偏大，應(yīng)及時泄空存儲倉，晾干內(nèi)壁后方可再次使用，而存儲倉倉頂最好設(shè)置防雨裝置。

機制砂中的石粉是由于制砂過程中產(chǎn)生的粉末不能進入收塵系統(tǒng)而帶入到細砂中，制砂系統(tǒng)含塵濃度、收塵位置、風(fēng)量、風(fēng)速等因素都會影響收塵效果，應(yīng)盡量降低細砂中的粉含量，即使再次使用也應(yīng)該盡量分離，以方便配料時使用和控制。嘗試在二次篩分處增加風(fēng)量提高收塵效率也是降低機制砂石粉含量的一個措施。有些企業(yè)采用水洗機制砂剔除石粉含量也不可取，帶來石粉再次使用的困難。

（未完·待續(xù)）

[15] 封培然，竺斌，宋利麗．干混砂漿生產(chǎn)過程中幾個問題的探討[J]．水泥工程，2015(3):73-77．

[16] 封培然，竺斌，宋利麗．機制砂及其砂漿最小空隙率的試驗研究[J]．水泥工程，2015(2):1-6．

［通訊地址］四川省眉山市東坡區(qū)四川鑫統(tǒng)領(lǐng)混凝土有限公司（620030）

Discussion on the process control of dry mixed mortar (ⅠⅠ)

Feng Peiran1, Zhu Bin2, Song Lili3
(1. Sichuan Xin Tongling Building Materials Group Co., Ltd., Meishan620030;2. Southwest University of science and technology, Mianyang621100;3. Sichuan Xin Tongling Building Materials Group Co., Ltd., Meishan620562)

Through process control raw materials, intermediate products, the production of dry mortar based on the mechanism of sand into the factory dry-mixed of mortar production process, analyzed dry-mixed mortar and differences of ready-mixed concrete quality control, set up a the concept of process control of dry-mixed mortar quality assurance is to implement stable and reliable, especially the process intermediate of mechanism sand should be more centered on the means of quality control morphology and particle size distribution and so on, abandon mistake behavior for intensity only, to adapted to the process control testing methods of the mechanism of sand as the core and cement as the main gelled material, got control system on the basis of dry-mixed mortar production technology of process.

raw materials; process control; intermediate products; dry-mixed mortar; detection method; management system

封培然（1980—），男，碩士，四川鑫統(tǒng)領(lǐng)集團公司技術(shù)中心，主任工程師。