新型加工的花崗巖機(jī)制砂混凝土的性能及應(yīng)用

蘇玉奎

摘要：為提高花崗巖機(jī)制砂的使用率，文章針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)制砂存在的石粉含量多、級(jí)配差、顆粒棱角多等質(zhì)量問(wèn)題，提出改進(jìn)機(jī)制砂的加工工藝來(lái)消除原材質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)配合比試驗(yàn)驗(yàn)證新型加工的花崗巖機(jī)制砂對(duì)混凝土性能的影響。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果顯示，新型加工后的花崗巖機(jī)制砂可提高機(jī)制砂的質(zhì)量，用其配制的各標(biāo)號(hào)混凝土性能和抗壓強(qiáng)度可以滿足設(shè)計(jì)要求并廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂;混凝土;性能指標(biāo);抗壓強(qiáng)度

0 引言

由廣西路建工程集團(tuán)有限公司承建的松旺至鐵山港東岸高速公路位于玉林市博白縣和北海市合浦縣境內(nèi)，該處位置石灰?guī)r地材較少，而花崗巖地材較多。隨著近年來(lái)周邊城市的發(fā)展，各種建設(shè)及工業(yè)活動(dòng)對(duì)砂石材料的需求量大幅增加，河砂作為混凝土的重要組成成分，其價(jià)格也在逐年攀升。因此，在保證工程建設(shè)特別是高標(biāo)號(hào)混凝土質(zhì)量的前提下，就地取材，將花崗巖代替河砂作為混凝土細(xì)集料的生產(chǎn)原料，對(duì)節(jié)約工程建設(shè)成本極為重要。

花崗巖是機(jī)制砂的主要母巖，其價(jià)格較低且在全國(guó)各地均有較大儲(chǔ)量，開(kāi)采和使用均相當(dāng)便利[1]。本文針對(duì)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的花崗巖機(jī)制砂存在的石粉含量多、級(jí)配差、顆粒棱角多等一些質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，確定新型的機(jī)制砂的加工方法，以滿足現(xiàn)狀建設(shè)項(xiàng)目成品的高質(zhì)量、高品質(zhì)要求。本文還介紹了花崗巖機(jī)制砂施工運(yùn)用中的注意事項(xiàng)，對(duì)新型花崗巖機(jī)制砂的加工推廣與應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

1 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的花崗巖機(jī)制砂特性

眾所周知，現(xiàn)階段機(jī)制砂的生產(chǎn)已趨于成熟，但是其生產(chǎn)工藝仍難以保證成品機(jī)制砂的石粉含量、顆粒粒型及級(jí)配的穩(wěn)定性，無(wú)法達(dá)到在建高速公路建設(shè)項(xiàng)目對(duì)精品機(jī)制砂的高質(zhì)量要求。細(xì)集料作為混凝土生產(chǎn)的主要原材料，如果使用不合格的機(jī)制砂，對(duì)混凝土的使用質(zhì)量會(huì)造成一定的影響，如：（1）石粉含量多，洗砂過(guò)后級(jí)配不良，導(dǎo)致混凝土的和易性差;（2）成品機(jī)制砂的棱角多，表面粗糙，與碎石表面粘結(jié)力不夠，會(huì)影響混凝土的抗壓強(qiáng)度和工作性能，容易引起混凝土的外觀質(zhì)量問(wèn)題[2]。

2 新型花崗巖機(jī)制砂加工工藝

針對(duì)上述傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)機(jī)制砂存在的問(wèn)題，通過(guò)查閱相關(guān)學(xué)術(shù)成果，結(jié)合以往項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/F50-2011）[3]對(duì)機(jī)制砂的含粉量、顆粒棱角性要求及現(xiàn)狀高速公路建設(shè)項(xiàng)目對(duì)結(jié)構(gòu)物成品的高質(zhì)量、高品質(zhì)要求，項(xiàng)目通過(guò)試生產(chǎn)，分別從原材料母巖選取、機(jī)械設(shè)備選型以及生產(chǎn)工藝等幾個(gè)方面考慮，改進(jìn)一種新型花崗巖機(jī)制砂的生產(chǎn)過(guò)程，以消除傳統(tǒng)機(jī)制砂存在的石粉含量高和顆粒級(jí)配不穩(wěn)定、棱角多等問(wèn)題。

（1）材料方面，選擇優(yōu)質(zhì)花崗巖母巖進(jìn)行機(jī)制砂加工。所用母巖要求強(qiáng)度高、孔隙率相對(duì)較低、巖性穩(wěn)定且含泥量較少。

（2）機(jī)械方面，采用專用機(jī)制砂生產(chǎn)設(shè)備。由于機(jī)制砂所選用的母巖強(qiáng)度較高，且花崗巖機(jī)制砂對(duì)成品的粒型提出了較高的要求，根據(jù)破碎機(jī)型的破碎原理選定錘式破碎機(jī)作為新型花崗巖機(jī)制砂的破碎設(shè)備。篩分機(jī)方面，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)制砂的性能之所以難以達(dá)到要求，其中重要的因素包括機(jī)制砂石粉的含量較高，而多元組合振動(dòng)篩能適用于中、小塊且含粉料多的篩分要求。因此，新型花崗巖機(jī)制砂篩分機(jī)的選型為多元組合振動(dòng)篩。

（3）破碎工藝：一次破碎不能滿足成品機(jī)制砂的質(zhì)量要求，采用兩次破碎才能滿足成品機(jī)制砂的顆粒粒型要求。即第一次破碎對(duì)原材料母巖進(jìn)行破碎，第二次破碎對(duì)粗加工的成品進(jìn)行精加工破碎。另外，為滿足顆粒棱角性和壓碎值指標(biāo)要求，在以往機(jī)制砂生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，采用顆粒碰撞摩擦的方式打磨機(jī)制砂棱角，改善顆粒粒型，再結(jié)合水洗或鼓風(fēng)形式控制砂的含粉量。

3 新型花崗巖機(jī)制砂和混凝土的試驗(yàn)檢測(cè)

3.1 新型花崗巖機(jī)制砂的試驗(yàn)檢測(cè)

由于機(jī)制砂對(duì)顆粒的粒型要求較高，經(jīng)破碎后的集料的棱角性也要滿足一定的要求。為了驗(yàn)證改進(jìn)生產(chǎn)工藝后新型花崗巖機(jī)制砂的產(chǎn)品質(zhì)量及其對(duì)混凝土的性能影響，試生產(chǎn)后，結(jié)合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，本項(xiàng)目對(duì)新型花崗巖機(jī)制砂的技術(shù)指標(biāo)和摻配不同標(biāo)號(hào)的混凝土進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1～4所示。

3.2 新型花崗巖機(jī)制砂混凝土的試驗(yàn)檢測(cè)（見(jiàn)表4）

3.3 結(jié)果分析

（1）新型花崗巖機(jī)制砂的性能影響

根據(jù)表1～3中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：改進(jìn)加工工藝之后的新型花崗巖機(jī)制砂，其石粉含量控制標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，顆粒棱角減少，從而改善了級(jí)配，避免過(guò)度洗砂，增加了機(jī)制砂的產(chǎn)能。

（2）對(duì)混凝土和易性的影響

根據(jù)表4中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：以新型花崗巖機(jī)制砂生產(chǎn)的混凝土坍落度在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，不泌水，漿體與骨料的粘聚性良好。

（3）對(duì)混凝土抗氯離子滲透性的影響

根據(jù)表4中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：以新型花崗巖機(jī)制砂生產(chǎn)的各標(biāo)號(hào)混凝土的抗氯離子滲透性能不同，C25機(jī)制砂的相關(guān)性能指標(biāo)較差，而C50和C60機(jī)制砂的相關(guān)性能指標(biāo)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下依次增強(qiáng)。

（4）對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

根據(jù)表4中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：新型花崗巖機(jī)制砂級(jí)配良好，顆粒棱角減少，其生產(chǎn)出來(lái)的高標(biāo)號(hào)混凝土28d抗壓強(qiáng)度指標(biāo)仍能滿足強(qiáng)度等級(jí)要求，是一種更優(yōu)良的混凝土原料。

4 實(shí)際應(yīng)用

基于上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果，為提高花崗巖機(jī)制砂的利用效率，保證混凝土的使用質(zhì)量，新型花崗巖機(jī)制砂在其實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）新型花崗巖機(jī)制砂制作前要根據(jù)原材料的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的比選，加工過(guò)程中需進(jìn)行二次破碎，并采用顆粒碰撞摩擦的方式打磨機(jī)制砂棱角，改善顆粒粒型，使機(jī)制砂級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求。

（2）如果以該新型花崗巖機(jī)制砂為原材料制備混凝土，相比于以天然砂材料為原料，則需要加大水在總材料中的比例，從而保證混凝土的強(qiáng)度和坍落度滿足施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在其實(shí)際應(yīng)用中有這樣的建議主要基于以下兩個(gè)原因：①通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，相比于自然砂，機(jī)制砂中粉末的比例偏高，因而以機(jī)制砂為原料制備的混凝土往往具備更強(qiáng)的吸水性;②由于機(jī)制砂材料中泥土的含量明顯偏高，也提高了水的需求量。

（3）在實(shí)際應(yīng)用中需要嚴(yán)格控制水泥材料的使用比例，如果大量使用水泥材料，水化熱現(xiàn)象明顯，加速混凝土的收縮徐變，導(dǎo)致混凝土表面部位龜裂，縮短結(jié)構(gòu)物的使用年限。同時(shí)也會(huì)造成浪費(fèi)和不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）如果以該花崗巖機(jī)制砂為原材料制備混凝土，務(wù)必嚴(yán)格控制粉塵的配比。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和上述分析，相比于自然砂，機(jī)制砂中粉末的比例偏高，相當(dāng)于本身就含有一定量的粉塵，如果不嚴(yán)格控制，將會(huì)使得混凝土粉塵的比例偏高，從而對(duì)最后整體施工效果帶來(lái)不良影響。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次試生產(chǎn)，可得如下結(jié)論：

（1）優(yōu)質(zhì)的花崗巖機(jī)制砂經(jīng)過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，可減少石粉及含泥量，改善顆粒級(jí)配和減少顆粒棱角，使表面更加光圓。

（2）以優(yōu)質(zhì)的花崗巖機(jī)制砂為原料的混凝土，其和易性狀態(tài)、氯離子遷移系數(shù)和高標(biāo)號(hào)混凝土的抗壓強(qiáng)度值等指標(biāo)均可滿足現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

目前，我國(guó)城市化進(jìn)程正不斷深化，對(duì)混凝土砂料的需求越來(lái)越大，但過(guò)度開(kāi)采砂料，不可避免地會(huì)影響環(huán)境。在保證工程混凝土使用質(zhì)量的前提下，使用花崗巖機(jī)制砂不僅能響應(yīng)政府保護(hù)環(huán)境的號(hào)召，還能縮減施工原料成本。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，大量使用花崗巖機(jī)制砂可降低施工中42%～55%砂類原料的成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]李 強(qiáng).花崗巖機(jī)制砂對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響研究[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2018（6）：49-51.

[2]宋 超，黃 明，王 納.論機(jī)制砂混凝土外觀質(zhì)量的質(zhì)量控制措施[J].山西建筑，2012，38（2）：225-227.

[3]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].