高方介

（科之杰新材料集團（海南）有限公司）

0 前言

近年來，我國基礎設施建設日新月異，對建筑用砂的需求迅速增長，而天然河砂作為短時間內不可再生的地材資源越來越匱乏，加上天然河砂的無序開采，給環(huán)境和生態(tài)造成了嚴重的影響，因此，海南地區(qū)近期對天然河流的采砂也進行了嚴格的限制。隨著天然河砂市場供應量不足和價格不斷上漲帶來的成本壓力，機制砂作為細集料的推廣和應用將是混疑土工程發(fā)展的主要方向，然而，生產優(yōu)質機制砂對礦石、設備及生產管理都有著較高的要求。現在，海南地區(qū)許多混凝土生產企業(yè)自己購置設備生產機制砂，產品的性能指標與國家及行業(yè)標準的要求相差甚遠，特別是亞甲藍MB 值偏高，導致其對外加劑的適應性差，因此他們對機制砂進行了清洗。此類水洗機制砂細度模數大多在3.0～3.4 之間，水洗雖然減少了泥含量對外加劑的適應性影響，但由于細顆粒缺乏、顆粒級配不良、顆粒形狀較差等原因，正常單獨使用其配制的混凝土和易性不理想[1-3]。

本文通過取細度模數為3.2 的水洗花崗巖機制砂，搭配天然中砂或細砂來調整C30 泵送混凝土配合比，從而改善混凝土的工作性能，使水洗花崗巖機制砂在混凝土中得到最好的應用效果，達到為生產企業(yè)降本增效的目的。

1 試驗原材料

1.1 水泥

海南華盛天涯P·O42.5 水泥，主要性能指標見表1。

表1 水泥的主要物理性能

1.2 粉煤灰

東方電廠Ⅱ級粉煤灰，細度為18%，需水量比為102%，燒失量為3%。

1.3 粗集料

儋州地區(qū)5mm～31.5mm 連續(xù)級配的花崗巖碎石，主要性能指標見表2。

表2 花崗巖碎石主要性能指標

1.4 細集料

馬來西亞進口河砂，符合Ⅱ區(qū)的中砂，篩分級配分布及主要性能指標見表3、表4。

儋州地區(qū)細砂，篩分級配分布及主要性能指標見表5、表6。

儋州地區(qū)水洗花崗巖機制砂，篩分級配分布及主要性能指標見表7、表8。

1.5 外加劑

海南科之杰Point-400 高效減水劑，減水率為20%。

1.6 拌合水

拌合水為自來水。

表3 中砂篩分級配分布

表4 中砂主要性能指標

表5 細砂篩分級配分布

表6 細砂主要性能指標

表7 水洗花崗巖機制砂篩分級配分布

表8 水洗花崗巖機制砂主要性能指標

2 試驗方法

混凝土力學性能按GB/T 50081－2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行，每個設置混凝土配合比分別做兩組標準試塊對比7d 和28d 抗壓強度。

試驗混凝土配合比以細度模數為2.8 中砂配制符合工作性能要求的C30 泵送混凝土為基準，在膠凝材料不變的情況下，通過用水洗花崗巖機制砂搭配中砂或搭配細砂，配制出與C30 基準混凝土相近和易性、抗壓強度等工作性能良好的混凝土。

3 試驗結果

3.1 中砂配制C30 泵送混凝土試驗

細度模數為2.8 的中砂，配制符合要求的C30 泵送混凝土基準配合比、工作性能及力學性能見表9、表10。

3.2 水洗花崗巖機制砂和中砂配制C30 泵送混凝土試驗

考慮水洗花崗巖機制砂與中砂的篩分級配分布和機制砂摻用量，按2 種比例配制的混合中砂（細度模數3.0)做實驗對比，實驗數據見表11～表13。

3.3 水洗花崗巖機制砂和細砂配制C30 泵送混凝土試驗

考慮水洗花崗巖機制砂與細砂的篩分級配分布和機制砂摻用量，按2 種比例配制的混合中砂(細度模數2.7 和2.8)做實驗對比，實驗數據見表14～表16。

4 試驗分析

由于機制砂表面粗糙，棱角多，顆粒級配差，配制混凝土粘性大，所以設計配合比時提高了一定的砂率，并且在不影響設計強度的情況下，適當提高了0.02 的水膠比，通過提升混凝土用水量來改善其工作性能[4]。

從以上實驗數據得知：

⑴水洗花崗巖機制砂摻50%和中砂配制的2 號混合砂，其混凝土和易性差，不能滿足工作性能要求。摻用比例為40%機制砂的1 號混合砂，混凝土工作性能良好，其和易性、抗壓強度與基準混凝土相近，雖然水膠比增加了0.02，但混凝土28 天抗壓強度37.6MPa 比基準強度38.1MPa 下降微小，可以達到設計強度的125%以上。

⑵水洗花崗巖機制砂摻70%和細砂配制的2 號混合砂，其工作性能不能滿足要求，而摻60%機制砂的1號混合砂，其混凝土工作性能良好，并且流動性比基準混凝土略好，雖然混凝土28 天抗壓強度36.3MPa 比基準強度38.1MPa 下降1.8MPa，但仍然能達到設計強度的120%以上。

表9 C30 基準混凝土配合比

表10 C30 基準混凝土工作性能及力學性能

表11 混合砂細度模數

表12 混合砂實驗配合比

表13 混合砂混凝土工作性能及力學性能

表14 混合砂細度模數

表15 混合砂實驗配合比

表16 混合砂混凝土工作性能及力學性能

5 結論

本文主要研究了水洗花崗巖機制砂在混凝土中的最大應用比例，最大限度降低混凝土的單方成本，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經濟效益。研究結論如下：

⑴用細度模數為3.2 的水洗花崗巖機制砂與細度模數為2.8 的河砂，配制成混合砂應用于混凝土中時，機制砂最大摻用比例為40%。

⑵用細度模數為3.2 的水洗花崗巖機制砂與細度模數為1.9 的細砂，配制成混合砂應用于混凝土中時，機制砂最大摻用比例為60%。

⑶目前市場上質量好的天然河砂供應量不足，而且價格至少高出機制砂30%以上，所以最大的應用機制砂于生產可以降低成本，還能保證生產的穩(wěn)定性。

⑷本次研究僅局限在混凝土的工作性能和抗壓強度方面，對混凝土耐久性問題還有待進一步細致研究，才能使機制砂在工程上得到廣泛的應用[5]。