对机制砂混凝土应用的一些探讨

对机制砂混凝土应用的一些探讨

作者：刘凯 指导老师：魏新平

混凝土发展到今日，已从普通混凝土向高性能混凝土发展，而高性能混凝土对砂石的要求却越来越严格，随着资源的枯竭，天然砂的资源已不能完全满足商品混凝土的使用，机制砂的出现缓解了这一局势，可如何把机制砂很好的应用在商品混凝土中，成为众多商混企业的一大难题。想要利用这一新型资源，还需要大量的试验及实践来验证。本文浅显的讨论下机制砂混凝土的一些常见问题和简单的解决方案。

机制砂因所用原材料的成分与石质、生产设备、工艺等因素，会在粒型、级配、坚固性、石粉含量上有很大差别，如果简单凑合实用就会产生明显的不同。机制砂的细度不宜过大，在混凝土搅拌所使用的中低等级混凝土时，一般控制在2.5-2.9之间比较合适，细度过大，胶凝材料使用量也随之增加，且和易性受到很大影响，导致输送难度增加，从经济角度来看，也很不合理。我们对部分石灰石材质生产的机制砂做了相关试验检测，并就此数据进行了混凝土拌合物试验，本文最后将试验数据列出。

一些机制砂生产企业，为了使机制砂外观好看、迎合客户要求，就洗去石粉，这给机制砂中石粉的充分利用带来了不利影响，石粉在机制砂中是不可避免的，适量的石粉在机制砂中的作用是有益的。冲洗后的机制砂，机会带走了0.315mm以下的细颗粒，

这些细颗粒的作用，直接影响到机制砂混凝土的和易性及工作性。在商品混凝土企业中，已不再使用32.5级水泥，取之使用的均为P.O42.5级及以上的水泥，对于低等级混凝土而已，胶凝材料的匮乏，使得低等级混凝土普遍难于输送，工作性能收到影响，而机制砂中的适量石粉此时便起到填充作用，不仅有利于低等级混凝土强度的提高，也很大程度上改善了低等级混凝土的工作性能。所以，控制好石粉含量，并控制好石粉亚甲蓝MB值，对机制砂混凝土工作性及强度有促进作用。

如果母岩是硅质或砂岩等需水性不好的材质，石粉含量高可能导致混凝土用水量的增大。机制砂的石粉含量应适当控制，有关研究表明，石粉完整的微级配、粗糙的表面在混凝土的界面中起到很好的填充效应、晶核效应、活性效应、保水效应和润滑效应。它使浆体密实，孔隙率减小，使水化物结晶颗粒尺寸变小，取向程度下降，降低了骨料周围浆体的实际水灰比，改善了混凝土的和易性。

目前我国生产机制砂有两种主要形式，一种是专门生产机制砂，级配、细度模数均可做到优于天然砂，粒型也和天然砂近似。另一种是利用各种尾矿附带生产或产生的，这是目前人工砂的主体。其中多数是生产碎石后的石屑经过加工和筛分而使用的。利用石屑制成的人工砂成本低，数量多，一些级配或粒型不合格的石屑作为细骨料，使用结果是和易性差，强度受到波动，由此很多人认为人工砂不能代替天然砂使用在混凝土中，这种误解导致

机制砂的推广使用受到影响。只要选择合理先进的工艺、设备，完全可以生产出品质优良的人工砂。

随着天然砂资源的日趋枯竭，混凝土技术又在迅速发展，特别是高性能混凝土对骨料的严格要求。而混凝土发展趋势正向着提高耐久性和解决环保问题方向发展，利用好机制砂，是发展绿色混凝土的重要途径之一，也是我国混凝土向高性能混凝土的一次迈进！

在大量前期试配过程中，混凝土拌合物存在的问题通常为：需水量大、损失快，如果增加外加剂的掺量，则容易出现离析、泌水、抓底现象，这些问题一直影响着机制砂在混凝土中的使用，只要解决这些问题，那么机制砂则可以充分利用在混凝土中，取代天然砂的唯一性。

从大量试验看，虽然增加外加剂的掺量，也未能难解决坍落度损失快的问题，唯有调整机制砂中的石粉含量或改变外加剂的组分，来保证混凝土的工作性能。当然，也不能忽视混凝土的其他组成部分的重要性。在配合比设计时，就得先抛开旧思路，尽可能提高胶凝材料用量，控制并降低用水量，选择合理级配的粗骨料，用以保证混凝土的粘聚性，避免离析、泌水、抓底现象，同时要控制好粗细骨料的级配及石粉含量，确保坍落度的和易性及流动性得到保证，试验证明，合理的配合比设计及材料选择，可以解决机制砂混凝土的绝大部分不良现象。

下面以其中一组试验数据来看下机制砂混凝土的各项指标： 本次试验选用的原材料为：

水 泥：安徽省含山县润基水泥厂生产的P.O42.5级水泥，细度1.4%（0.08mm）,28天强度49.2Mpa

粉煤灰：巢湖华能电厂生产的F类一级粉煤灰，烧失量1.1%，需水量比93%。

机制砂：桥头人工砂，细度模数2.87，石粉含量20%，亚甲蓝MB值0.4

碎 石：桥头集5-25cm连续级配，压碎指标值10.2%，针片状含量6.5%。

外加剂：江苏博特JM-PCA聚羧酸高性能减水剂 拌合水：饮用水

表1：三组配合比材料用量（单位Kg） 编号 水 水泥 粉煤灰 机制砂 碎石 JM- PCA 改良JM-PCA SP1 SP2 SP3

160 160 160 255 255 255 170 170 170 817 817 817 1018 1018 1018 7.7 9.4 / / / 6.8

表2：三组配合比拌合物性能及强度对比

初始 30min 60min 编 坍落度 坍落度 坍落度 号 mm mm mm 7d 强度 Mpa 27.5 28d 强度 Mpa 36.6 60d 强度 Mpa 39.2 SP1 SP2 SP3

200 80 / 230 130 90 25.5 35.9 40.5 220 220 200 29.0 41.6 47.1 从前两组试验数据来看，混凝土拌合物性能受到石粉的影响较大，即使调整外加剂掺量，虽然坍落度保留值有所改善，但也不能完全保证混凝土的正常输送。而SP3使用了调整后的外加剂，工作性得到了保证，且混凝土28d强度及60d强度均能优于前两组。因此，想要更好的把机制砂应用在混凝土中，还需要大量的试验进行验证，从本组试验数据来看，基本可以用改变外加剂组分来保证混凝土的工作性，且可以充分发挥机制砂中石粉的填充作用，但实际应用中，还需要更多的试验来验证机制砂混凝土其他不利因素的存在可能性。

撰写时间：2009年9月