淺談不同摻量機(jī)制砂對(duì)混凝土性能的影響

董佳兵

[摘 要]隨著天然砂資源不斷緊缺，國(guó)家大力推廣機(jī)制砂的使用。本試驗(yàn)就不同摻量機(jī)制砂與河砂混合，機(jī)制砂摻量為0、70%、100%，對(duì)比機(jī)制砂在不同摻量下對(duì)混凝土和易性、坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響，并根據(jù)機(jī)制砂特點(diǎn)分析原因機(jī)理。

[關(guān)鍵詞]機(jī)制砂 和易性 坍落度 抗壓強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU 528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0089-01

引言：2014年中國(guó)GDP首次超過(guò)10萬(wàn)億美元，約為10.4萬(wàn)億美元，中國(guó)成為繼美國(guó)之后第二個(gè)GDP邁入10萬(wàn)億美元俱樂(lè)部的成員，中國(guó)這么龐大的經(jīng)濟(jì)體要發(fā)展，自然離不開(kāi)要消耗許多大宗商品。中國(guó)混凝土的消耗量占世界總量的60%，據(jù)比爾·蓋茨的GatesBlog，中國(guó)3年消耗的水泥量比美國(guó)整個(gè)20世紀(jì)消耗的水泥量還要多。砂作為混凝土的一個(gè)重要組分，消耗量也非常大，天然砂作為一種地方性資源，短時(shí)間內(nèi)不可再生，造成不少地區(qū)天然砂資源逐步短缺，由于砂資源短缺，價(jià)格自然上漲，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，我國(guó)很多地區(qū)都出現(xiàn)亂采、亂挖天然砂的現(xiàn)象，造成生態(tài)環(huán)境破壞，違背了可持續(xù)發(fā)展的原則。在天然砂資源日益枯竭的情況下，機(jī)制砂替代或部分替代天然砂已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，勢(shì)在必行。機(jī)制砂生產(chǎn)線目前有干法制砂和濕法制砂兩種工藝。干法工藝流程是把塊石（或碎石）經(jīng)多級(jí)破碎、篩分、整形、除粉制成；濕法工藝流程是用碎石場(chǎng)尾礦經(jīng)沖洗、篩分、磨細(xì)、整形、撈砂、粉砂回收等工序制成。無(wú)論干法或濕法，其關(guān)鍵技術(shù)在于選用合適的制砂機(jī)完成最后的磨細(xì)整形工序，同時(shí)，要通過(guò)各級(jí)篩孔大小來(lái)控制顆粒級(jí)配。

一、試驗(yàn)用原材料

水泥：國(guó)產(chǎn)實(shí)業(yè)（福建）水泥有限公司生產(chǎn)的十大P.O42.5R水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度28%，比表面積368m2/kg，三天強(qiáng)度28.0MPa，28天強(qiáng)度54.7MPa。

粉煤灰：廈門益材粉煤灰公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度15.9%，需水量比97%，28天活性指數(shù)74%。

礦粉：三鋼集團(tuán)（龍海）礦微粉有限公司生產(chǎn)的S95礦渣粉，比表面積406m2/kg，7天活性指數(shù)76%，28天活性指數(shù)97%。

外加劑：科之杰新材料集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的Point-400S緩凝高效減水劑，聚羧酸減水劑，減水率22.3%。

碎石：廈門順信建材生產(chǎn)的連續(xù)粒級(jí)5-20mm和單粒級(jí)16-31.5mm碎石。

河砂：廈門煥煌貿(mào)易有限公司，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1.0%，泥塊含量0.0%。

機(jī)制砂：廈門鴻明生產(chǎn)的機(jī)制砂，水洗并經(jīng)過(guò)整形，顆粒級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)2.7，MB值0.85%，石粉含量5.0%，泥塊含量0.0%。

二、試驗(yàn)所用配合比及試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析

試驗(yàn)為機(jī)制砂與河砂混合，機(jī)制砂摻量0、70%、100%，對(duì)比機(jī)制砂不同摻量下對(duì)混凝土性能的影響，配合比各材料用量見(jiàn)表2，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

對(duì)混凝土和易性、坍落度、坍落度損失的影響

從表3中可以看出，隨著機(jī)制砂摻量的增加：①各強(qiáng)度混凝土總體趨勢(shì)為粘聚性變好，流動(dòng)性變差，保水性變好，但當(dāng)強(qiáng)度增加達(dá)到C50及以上時(shí)，由于膠凝材料越來(lái)越多，表現(xiàn)為過(guò)粘；②各強(qiáng)度砼坍落度呈下降的趨勢(shì)；③各強(qiáng)度混凝土坍落度損失略有增大。這主要是因?yàn)闄C(jī)制砂特性造成，機(jī)制砂表面粗糙，顆粒形狀多棱角，石粉含量較大，比表面積較河砂大，需水量大，故隨著機(jī)制砂摻量增加，粘聚性變好，流動(dòng)性變差，保水性變好，混凝土坍落度相應(yīng)減小。坍落度損失略有增大主要是因?yàn)闄C(jī)制砂吸水率較河砂大，因而坍損變大。機(jī)制砂混凝土如果要保持上述指標(biāo)與全河砂混凝土相近，則應(yīng)該增加外架劑用量，同時(shí)增加一定的用水量。關(guān)于機(jī)制砂中石粉含量，有的研究表明在不超過(guò)一定的度情況下，石粉含量增加，并不會(huì)降低混凝土和易性，其原因主要為：石粉細(xì)度小，石粉能增加混凝土漿體體積，這點(diǎn)在低強(qiáng)度混凝土中作用更加明顯，石粉漿體的增加彌補(bǔ)了機(jī)制砂表面粗糙的缺點(diǎn)，有利于減少機(jī)制砂之間以及機(jī)制砂與碎石之間的摩擦，因此并不會(huì)造成混凝土和易性變差，然而，這與混凝土拌合物本身膠凝材料用量和水膠比也有很大關(guān)系。

（2）對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

由表3可以看出，隨著機(jī)制砂摻量的增加，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度都略有增加，原因有一下兩點(diǎn)：①隨著機(jī)制砂摻量的增加，混凝土中的石粉含量也相應(yīng)增加，由于石粉細(xì)度較小，對(duì)混凝土具有一定的微集料填充效應(yīng)，使混凝土密實(shí)度增加；②機(jī)制砂形狀比河砂棱角多，同時(shí)表面粗糙，更有利于漿體和骨料界面間的粘接，機(jī)制砂比表面積更大，機(jī)制砂與漿體的粘接面積更大，故強(qiáng)度較高。

關(guān)于石粉在混凝土中的作用，目前大多當(dāng)成一種完全惰性填充材料，然而近年來(lái)有研究表明，某些巖性的石粉并非完全惰性，它在水化的過(guò)程中可以少量的與水泥中的鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣反應(yīng)，生成的產(chǎn)物與其他水化產(chǎn)物相互搭接，使水泥石結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，提高了水泥石的強(qiáng)度，因而混凝土強(qiáng)度提高。但當(dāng)石粉增加到某個(gè)極限值的時(shí)候，由于石粉含量的增加，就算有些石粉能與水泥反應(yīng)，但是畢竟是極少量的反應(yīng)，石粉主要是一種惰性填充材料，過(guò)量存在會(huì)破環(huán)混凝土中最密實(shí)的結(jié)構(gòu)，影響漿體之間和漿體與集料之間的交接，從而使混凝土強(qiáng)度降低。

三、結(jié)語(yǔ)

（1）隨著機(jī)制砂摻量的增多，混凝土和易性相對(duì)天然砂混凝土能一般會(huì)降低，坍?dāng)U度減小，但保水性能會(huì)相應(yīng)提高，要想改善機(jī)制砂混凝土這些性能，則要對(duì)混凝土配合比做相應(yīng)的調(diào)整，尋找最佳配合比，同時(shí)應(yīng)選用合適的材料，尤其是減水劑；

（2）隨著機(jī)制砂摻量的增多，混凝土強(qiáng)度會(huì)略有增加，為了改善混凝土的工作性能，可在對(duì)強(qiáng)度影響不大的情況下適當(dāng)增加用水量；

（3）機(jī)制砂生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)制砂性能參數(shù)的決定性作用，機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)要規(guī)范機(jī)制砂生產(chǎn)，從根本上改善機(jī)制砂混凝土性能。石粉作為機(jī)制砂中的重要組成部分，對(duì)機(jī)制砂混凝土影響極大，機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格控制其含量。機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)要選用合適的制砂機(jī)進(jìn)行磨細(xì)整形工序改善機(jī)制砂混凝土顆粒形狀，同時(shí)，要通過(guò)各級(jí)篩孔大小來(lái)控制顆粒級(jí)配。

參考文獻(xiàn)

[1]洪錦祥，蔣林華，黃衛(wèi)，繆昌文，葉義群.人工砂中石粉對(duì)混凝土性能影響及其作用機(jī)理研究[J]. 公路交通科技，2005，11：88-92.