萬娟霞 馬岢言

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 前言

作為天然砂的理想替代產(chǎn)品，機制砂顆粒表面粗糙、多棱角，且大多級配不良，0.315～0.63mm級配顆粒偏少。機制砂的性能參數(shù)主要包括原石單軸抗壓強度、堅固性、壓碎值、空隙率、亞甲藍值、細度模數(shù)、表觀密度、級配區(qū)間、石粉含量、粉料質量指數(shù)PQI等[1-3]。目前，國內(nèi)對機制砂膠砂研究較多，主要集中在礦物摻合料、聚丙烯纖維、石粉含量和機制砂種類對機制砂膠砂工作性能、力學性能、抗裂性能、耐久性的影響[4-12]。受地域氣候的影響，甘肅機制砂母巖種類繁多，加之機制砂生產(chǎn)工藝和設備差異，導致機制砂關鍵物性參數(shù)波動大。因此，有必要對甘肅各機制砂生產(chǎn)廠家的施工工藝及機制砂進行調(diào)研，研究機制砂的物理參數(shù)對膠砂的影響。

本文調(diào)研了甘肅省19家機制砂生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝及機制砂性能指標，并成型機制砂水泥膠砂試件進行抗壓抗折試驗。運用相關性分析即相關指數(shù)表征機制砂各參數(shù)對水泥膠砂強度的影響程度，并運用灰色關聯(lián)法研究各特征參數(shù)對機制砂膠砂強度影響的關聯(lián)性，探討影響機制砂水泥膠砂的關鍵因素。

1 機制砂及機制砂水泥膠砂的評價

1.1 機制砂

從調(diào)研的19家機制砂生產(chǎn)廠家了解到，干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)普遍存在，14家為干法生產(chǎn)，其余5家為濕法生產(chǎn)。從宕口的開采巖性看，主要以巖漿巖和沉積巖為主，宕口在開采過程中土層普遍較多，使得MB值（機制砂石粉含量）顯著增大。

通過試驗測得各廠家機制砂的參數(shù)見表1。

表1 機制砂各參數(shù)匯總表

由于原石取樣的代表性較差，使得原石單軸抗壓強度偏差較大。調(diào)研的19家機制砂生產(chǎn)廠家中，石料廠G和石料廠R的堅固性不滿足要求。壓碎值均滿足要求，最大為26.2%，最小為4.6%。

濕法生產(chǎn)的機制砂的亞甲藍值普遍較低、石粉含量低，均符合要求。14家干法生產(chǎn)廠家中有7家機制砂的亞甲藍值不合格，大于1.4，最大值為15.5。

1.2 機制砂水泥膠砂

表2為不同機制砂廠家的水泥膠砂抗折強度（3d、7d、28d）、抗壓強度（3d、7d、28d）值，強度測定均在標準配比下進行，水泥為450g（P.O52.5），水為225g，砂為1350g。

表2 機制砂水泥膠砂抗壓及抗折強度值

由表2可知，機制砂水泥膠砂整體抗折強度數(shù)值變化較大，最大值為10.93MPa，最小值為3.5MPa，均值為8.85MPa。大部分廠家機制砂28d抗折強度分布在8～11MPa，少部分分布在7～8MPa，可見抗折強度大部分滿足水泥及混凝土使用要求。有兩家抗折強度較小，分別為6.4MPa和3.5MPa。

從干濕法生產(chǎn)工藝來看，干法工藝生產(chǎn)的機制砂水泥膠砂28d抗折強度均值為8.55MPa，小于濕法工藝生產(chǎn)的9.80MPa。大部分廠家機制砂的28d抗折強度高于標準砂和天然砂。

機制砂水泥膠砂整體抗壓強度數(shù)值變化較大，最大值為71.6MPa，最小值為18.9MPa，均值為57.8MPa。大部分廠家機制砂28d抗壓強度分布在55～65MPa，少部分分布在45～55MPa，可見抗壓強度大部分滿足水泥及混凝土使用要求。還有兩家抗抗壓度較小，其值分別為43.5MPa和18.9MPa。

從干濕法生產(chǎn)工藝來看，干法工藝生產(chǎn)的機制砂水泥膠砂28d抗壓強度均值為57.0MPa，小于濕法工藝生產(chǎn)的60.8MPa。有5家機制砂的28d抗壓強度比天然砂和標準砂高，有6家基本相當，其余均小于天然砂和標準砂。

2 機制砂水泥膠砂抗折強度

2.1 抗折強度與機制砂各參數(shù)的特征分析

通過分析機制砂水泥膠砂28d抗折強度與機制砂各性能指標的相關性，得到其內(nèi)在關系，見表3。

表3 機制砂各參數(shù)與28d抗折強度的相關性

由表3可知，機制砂水泥膠砂28d抗折強度與各特征參數(shù)的相關性由大到小分別為：粉料質量指數(shù)、亞甲藍值、空隙率、石粉含量、堅固性、原石單軸抗壓強度、表觀密度、壓碎值、細度模數(shù)。28d抗折強度的大小與粉料質量指數(shù)、亞甲藍值、空隙率和石粉含量有密切關系，影響指數(shù)較高。

粉料質量指數(shù)PQI為石粉含量與亞甲藍的乘積，石粉含量表征機制砂中粉料的含量，亞甲藍值表征細粉中可利用石粉的含量，兩者乘積可充分表征石粉含量和亞甲藍值對于機制砂性能的影響，屬于綜合評價的指標，在較低MB值的機制砂中，可相應增加石粉含量，在較高MB值的機制砂中，需減少石粉含量，該指標能反應出機制砂粉料在水泥及水泥混凝土中的作用，相應的，其與28d抗折強度的相關性最高，為0.84。亞甲藍值次之，相關性為0.82，意味著當石粉含量相當時，亞甲藍值的大小直接影響機制砂水泥膠砂抗折強度大小，也就是說機制砂中細土含量對抗折強度的影響非常大，在生產(chǎn)過程中必須嚴格控制?？障堵实南嚓P性為0.41，對抗折強度的影響指數(shù)也較高，原因是空隙率綜合反映了機制砂的粒型、棱角性和級配在松散堆積下的狀況，間接反映出級配和粒型對機制砂抗折強度的影響，級配優(yōu)良、粒型合理的機制砂的抗折強度較高。

2.2 運用灰色關聯(lián)法分析

運用灰色關聯(lián)法對影響抗折強度的參數(shù)進行分析，計算其對抗折強度影響的關聯(lián)系數(shù)，得到關聯(lián)度，如表4所示。

由表4可知，機制砂水泥膠砂抗折強度與各特征參數(shù)的關聯(lián)度較大的有粉料質量指數(shù)PQI（0.345）、亞甲藍值（0.326）和石粉含量（0.281）。這與相關性的分析結果完全一致?？梢姡绊懣拐蹚姸鹊闹饕獏?shù)特征是石粉含量、亞甲藍值和粉料質量指數(shù)。

表4 機制砂各參數(shù)關聯(lián)系數(shù)及關聯(lián)度匯總

3 機制砂水泥膠砂抗壓強度

3.1 抗壓強度與機制砂各參數(shù)的特征分析

通過分析機制砂水泥膠砂28d抗壓強度與機制砂各項性能指標的相關性，得到其內(nèi)在關系，見表5。

表5 機制砂各參數(shù)與28d抗壓強度的相關性

由表5可知，機制砂水泥膠砂28d抗壓強度與各特征參數(shù)的相關性由大到小分別為：粉料質量指數(shù)、亞甲藍值、空隙率、石粉含量、堅固性、原石單軸抗壓強度、表觀密度、壓碎值、細度模數(shù)。28d抗壓強度的大小與粉料質量指數(shù)PQI、亞甲藍值、空隙率和石粉含量有密切關系，影響指數(shù)較高。

3.2 運用灰色關聯(lián)法分析

運用灰色關聯(lián)法對影響抗壓強度的參數(shù)進行分析，計算各參數(shù)對抗壓強度影響的關聯(lián)系數(shù)，從而得到關聯(lián)度，如表6所示。

表6 機制砂各參數(shù)關聯(lián)系數(shù)及關聯(lián)度匯總

由表6可知，機制砂水泥膠砂抗壓強度與各特征參數(shù)的關聯(lián)度較大的有粉料質量指數(shù)PQI（0.339）、亞甲藍值（0.323）和石粉含量（0.277）。這與相關性的分析結果完全一致?？梢?，影響抗壓強度的主要參數(shù)特征是石粉含量、亞甲藍值和粉料質量指數(shù)。

4 結論

1）不同廠家的機制砂水泥膠砂流動度、抗折強度、抗壓強度數(shù)值變化較大，上下浮動大。

2）從生產(chǎn)工藝看，干法工藝生產(chǎn)的機制砂水泥膠砂流動度、抗折強度、抗壓強度均值均小于濕法工藝。

3）大部分廠家機制砂28d抗折強度分布在8～11MPa，少部分分布在7～8MPa，還有兩家抗折強度較小，其值分別為6.4MPa和3.5MPa。大部分廠家機制砂的28d抗折強度高于標準砂和天然砂。

4）大部分廠家機制砂28d抗壓強度分布在55～65MPa，少部分分布在45～55MPa，還有兩家抗抗壓度較小，其值分別為43.5MPa和18.9MPa。有11家機制砂的28d抗壓強度比天然砂和標準砂略高或相當，其余均小于天然砂和標準砂。

5）各參數(shù)的相關性與關聯(lián)度分析結果表明，機制砂流動度、抗折強度和抗壓強度的關鍵參數(shù)項目均為粉料質量指數(shù)PQI、亞甲藍值和石粉含量。