貴州省人工砂石骨料對(duì)混凝土配合比及性能的影響

王勇 王若遜

摘要：本文通過對(duì)貴州省人工砂石骨料存在的普遍問題進(jìn)行分析，探討了其對(duì)混凝土配合比及其性能的影響，指明了人工砂石骨料的未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：人工砂石骨料；混凝土配合比；混凝土性能；精品砂石骨料

混凝土具有原料豐富、價(jià)格低廉、制作簡(jiǎn)單、造型方便、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、維修費(fèi)低、耐火耐震等優(yōu)點(diǎn)。其使用范圍出十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，在造船業(yè)，機(jī)械工業(yè)，海洋開發(fā)，地?zé)峁こ痰?，混凝土也是重要的建筑材料?/p>

一、砂石骨料在混凝土中的作用

1、經(jīng)濟(jì)性：

由于砂石骨料相對(duì)混凝土其他組成材料比較便宜，大量摻入可以降低混凝土單方造價(jià)。

2、骨架作用：

砂石在混凝土中稱為骨料，原因就是其在混凝土中起到骨架作用，提高混凝土的承載能力。水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在細(xì)骨料表面并填充粗骨料空隙。在硬化前，水泥砂漿起潤(rùn)滑作用，賦予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結(jié)為一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。

3、限制收縮作用：

（1）失水干縮：

根據(jù)膠凝材料學(xué)，水泥水化實(shí)際僅需要20%左右的水分，但我們?yōu)榱藵M足混凝土施工和易性要求，通常都要將水灰比加到0.4～0.5左右，這些多余的水分在混凝土凝結(jié)硬化過程中都會(huì)慢慢蒸發(fā)掉，水分的蒸發(fā)引起混凝土的收縮，我們叫它失水干縮。

（2）化學(xué)收縮：

高標(biāo)號(hào)混凝土由于水泥用量偏大，收縮也較大，因此，我們?yōu)榱藴p少收縮和降低混凝土水化熱（避免產(chǎn)生溫度收縮）而往往摻入礦粉?？茖W(xué)實(shí)踐證明，在混凝土中摻入粗細(xì)骨料能夠起到限制混凝土收縮的作用。由于砂石骨料的線膨脹系數(shù)比較小，在混凝土內(nèi)部可以起到限制混凝土的收縮，減少混凝土的開裂的作用。

這也就是水泥漿（凈漿）的收縮值最大，砂漿收縮值次之，混凝土收縮值最小的原因。

二、貴州省人工砂的特點(diǎn)：

由于貴州省屬于喀斯特熔巖地區(qū)，石灰石礦山資源極為豐富，因而貴州省的砂石骨料資源也多以石灰石原料生產(chǎn)加工而成，而細(xì)度模數(shù)比較穩(wěn)定和含泥量低的河砂資源則相對(duì)比較稀缺。石灰石砂石骨料的普遍應(yīng)用成就了貴州省山砂混凝土的研究和應(yīng)用技術(shù)也相對(duì)比較成熟、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程在國(guó)內(nèi)較早制定，如DBJ22-016-95《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》、DB24-016-2010《 貴州省山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》、DBJ22-017-95 《回彈法檢測(cè)山砂混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》、DBJ52-55-2008《貴州省高速公路機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土技術(shù)規(guī)程》等，可以說貴州省有關(guān)山砂的研究是現(xiàn)代人工砂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的鼻祖和基礎(chǔ)。

但是，由于多年來粗放形的生產(chǎn)，使得貴州省砂石骨料質(zhì)量一直停留在一個(gè)很低的水平上，直接影響貴州省高強(qiáng)、高性能混凝土發(fā)展與應(yīng)用，已成為制約貴州省混凝土技術(shù)以及建筑工程發(fā)展的一個(gè)瓶頸。

三、貴州省砂石骨料存在的普遍問題

1、砂石骨料普遍存在含泥量高、粒形差、級(jí)配差、空隙率大。

2、砂子細(xì)粉含量高（10～20%）、超徑嚴(yán)重（超徑10～30%），細(xì)度模數(shù)偏大（普遍大于3.1），多為粗砂。

3、粗骨料（碎石）針、片狀含量高、級(jí)配差、密實(shí)度差、壓碎指標(biāo)高。

四、貴州省人工砂石骨料對(duì)混凝土配合比及性能的影響

1、由于貴州省人工砂石普遍存在含泥量高的問題，導(dǎo)致混凝土收縮大、拌合需水量大、砂漿與骨料粘結(jié)強(qiáng)度差，直接影響混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度。

2、由于貴州省人工砂石普遍存在粒形差、級(jí)配差、空隙率大的問題，導(dǎo)致混凝土拌合物和易性差、水泥用量高、砂漿用量高以及粗骨料骨架作用不好等問題。

3、由于貴州省人工砂普遍存在細(xì)粉含量高、超徑嚴(yán)重，細(xì)度模數(shù)偏大，多為粗砂，導(dǎo)致混凝土單方用水量高（C30混凝土用水量170～190kg/m3）、砂率高（45～55%），最終直接導(dǎo)致配制混凝土水泥用量高、收縮大、強(qiáng)度低等問題出現(xiàn)。

4、由于貴州省人工碎石普遍存在針、片狀含量高、級(jí)配差、密實(shí)度差、壓碎指標(biāo)高的問題，導(dǎo)致拌合物和易性差、撥開系數(shù)大、容重小、密實(shí)度差、抗壓強(qiáng)度低等問題。

五、人工砂石骨料的的未來發(fā)展方向及其對(duì)混凝土的影響

由于河砂資源的逐漸枯竭以及國(guó)家對(duì)河砂開采的限制，未來人工砂石的廣泛使用是發(fā)展必然趨勢(shì)，國(guó)家已制定了JGJ/T241-2011《人工砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，為使砂石骨料的質(zhì)量躍上一個(gè)新臺(tái)階，從而促進(jìn)混凝土及建筑工程的發(fā)展，必須采用專用設(shè)備以及工廠化、規(guī)模化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)?；漠a(chǎn)生方式生產(chǎn)砂石骨料，即生產(chǎn)精品砂石骨料。

精品砂石骨料由于采用專用破碎、整形、水洗、篩分、分級(jí)、收塵設(shè)備以及污水回收處理系統(tǒng)生產(chǎn)砂石骨料，使得整個(gè)骨料生產(chǎn)過程清潔、環(huán)保、節(jié)能，骨料具有含泥量低、粒形好、級(jí)配好（如砂子細(xì)度模數(shù)可以控制在2.4～2.8的良好范圍內(nèi)）、密實(shí)度高、空隙率低、針片狀含量低等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)砂石骨料的未來發(fā)展的必然方向，也是我國(guó)高強(qiáng)、高性能混凝土發(fā)展的必要條件。

六、結(jié)語

目前貴州省貴陽市城上城商品混凝土公司已在修文縣扎佐鄉(xiāng)采用中聯(lián)重科的生產(chǎn)裝備建設(shè)好了一條日產(chǎn)2萬噸精品砂石骨料的生產(chǎn)線。

中國(guó)水電工程第九工程局在惠水縣長(zhǎng)田工業(yè)園采用貴州誠(chéng)智重工的生產(chǎn)裝備建設(shè)好一條日產(chǎn)2萬噸的精品砂石骨料生產(chǎn)線。

貴州興達(dá)興建材有限公司采用三一重工的裝備已建成日產(chǎn)0.5萬噸的精品砂石骨料生產(chǎn)線。

這幾條精品砂石骨料生產(chǎn)線已成為貴州省砂石骨料的生產(chǎn)的示范性生產(chǎn)線，將引領(lǐng)貴州省砂石骨料的生產(chǎn)邁上嶄新臺(tái)階，帶動(dòng)貴州省砂石骨料生產(chǎn)朝著精品砂石骨料方向發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

王勇（1963-），男，工程技術(shù)應(yīng)用研究員，副總工程師，從事工業(yè)廢渣應(yīng)用研究及混凝土研究工作。