水洗花崗巖機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

高方介

（科之杰新材料集團(tuán)（海南）有限公司）

0 前言

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日新月異，對(duì)建筑用砂的需求迅速增長(zhǎng)，而天然河砂作為短時(shí)間內(nèi)不可再生的地材資源越來越匱乏，加上天然河砂的無序開采，給環(huán)境和生態(tài)造成了嚴(yán)重的影響，因此，海南地區(qū)近期對(duì)天然河流的采砂也進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。隨著天然河砂市場(chǎng)供應(yīng)量不足和價(jià)格不斷上漲帶來的成本壓力，機(jī)制砂作為細(xì)集料的推廣和應(yīng)用將是混疑土工程發(fā)展的主要方向，然而，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂對(duì)礦石、設(shè)備及生產(chǎn)管理都有著較高的要求?，F(xiàn)在，海南地區(qū)許多混凝土生產(chǎn)企業(yè)自己購置設(shè)備生產(chǎn)機(jī)制砂，產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求相差甚遠(yuǎn)，特別是亞甲藍(lán)MB 值偏高，導(dǎo)致其對(duì)外加劑的適應(yīng)性差，因此他們對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行了清洗。此類水洗機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大多在3.0～3.4 之間，水洗雖然減少了泥含量對(duì)外加劑的適應(yīng)性影響，但由于細(xì)顆粒缺乏、顆粒級(jí)配不良、顆粒形狀較差等原因，正常單獨(dú)使用其配制的混凝土和易性不理想[1-3]。

本文通過取細(xì)度模數(shù)為3.2 的水洗花崗巖機(jī)制砂，搭配天然中砂或細(xì)砂來調(diào)整C30 泵送混凝土配合比，從而改善混凝土的工作性能，使水洗花崗巖機(jī)制砂在混凝土中得到最好的應(yīng)用效果，達(dá)到為生產(chǎn)企業(yè)降本增效的目的。

1 試驗(yàn)原材料

1.1 水泥

海南華盛天涯P·O42.5 水泥，主要性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥的主要物理性能

1.2 粉煤灰

東方電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度為18%，需水量比為102%，燒失量為3%。

1.3 粗集料

儋州地區(qū)5mm～31.5mm 連續(xù)級(jí)配的花崗巖碎石，主要性能指標(biāo)見表2。

表2 花崗巖碎石主要性能指標(biāo)

1.4 細(xì)集料

馬來西亞進(jìn)口河砂，符合Ⅱ區(qū)的中砂，篩分級(jí)配分布及主要性能指標(biāo)見表3、表4。

儋州地區(qū)細(xì)砂，篩分級(jí)配分布及主要性能指標(biāo)見表5、表6。

儋州地區(qū)水洗花崗巖機(jī)制砂，篩分級(jí)配分布及主要性能指標(biāo)見表7、表8。

1.5 外加劑

海南科之杰Point-400 高效減水劑，減水率為20%。

1.6 拌合水

拌合水為自來水。

表3 中砂篩分級(jí)配分布

表4 中砂主要性能指標(biāo)

表5 細(xì)砂篩分級(jí)配分布

表6 細(xì)砂主要性能指標(biāo)

表7 水洗花崗巖機(jī)制砂篩分級(jí)配分布

表8 水洗花崗巖機(jī)制砂主要性能指標(biāo)

2 試驗(yàn)方法

混凝土力學(xué)性能按GB/T 50081－2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，每個(gè)設(shè)置混凝土配合比分別做兩組標(biāo)準(zhǔn)試塊對(duì)比7d 和28d 抗壓強(qiáng)度。

試驗(yàn)混凝土配合比以細(xì)度模數(shù)為2.8 中砂配制符合工作性能要求的C30 泵送混凝土為基準(zhǔn)，在膠凝材料不變的情況下，通過用水洗花崗巖機(jī)制砂搭配中砂或搭配細(xì)砂，配制出與C30 基準(zhǔn)混凝土相近和易性、抗壓強(qiáng)度等工作性能良好的混凝土。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 中砂配制C30 泵送混凝土試驗(yàn)

細(xì)度模數(shù)為2.8 的中砂，配制符合要求的C30 泵送混凝土基準(zhǔn)配合比、工作性能及力學(xué)性能見表9、表10。

3.2 水洗花崗巖機(jī)制砂和中砂配制C30 泵送混凝土試驗(yàn)

考慮水洗花崗巖機(jī)制砂與中砂的篩分級(jí)配分布和機(jī)制砂摻用量，按2 種比例配制的混合中砂（細(xì)度模數(shù)3.0)做實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表11～表13。

3.3 水洗花崗巖機(jī)制砂和細(xì)砂配制C30 泵送混凝土試驗(yàn)

考慮水洗花崗巖機(jī)制砂與細(xì)砂的篩分級(jí)配分布和機(jī)制砂摻用量，按2 種比例配制的混合中砂(細(xì)度模數(shù)2.7 和2.8)做實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表14～表16。

4 試驗(yàn)分析

由于機(jī)制砂表面粗糙，棱角多，顆粒級(jí)配差，配制混凝土粘性大，所以設(shè)計(jì)配合比時(shí)提高了一定的砂率，并且在不影響設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況下，適當(dāng)提高了0.02 的水膠比，通過提升混凝土用水量來改善其工作性能[4]。

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知：

⑴水洗花崗巖機(jī)制砂摻50%和中砂配制的2 號(hào)混合砂，其混凝土和易性差，不能滿足工作性能要求。摻用比例為40%機(jī)制砂的1 號(hào)混合砂，混凝土工作性能良好，其和易性、抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相近，雖然水膠比增加了0.02，但混凝土28 天抗壓強(qiáng)度37.6MPa 比基準(zhǔn)強(qiáng)度38.1MPa 下降微小，可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的125%以上。

⑵水洗花崗巖機(jī)制砂摻70%和細(xì)砂配制的2 號(hào)混合砂，其工作性能不能滿足要求，而摻60%機(jī)制砂的1號(hào)混合砂，其混凝土工作性能良好，并且流動(dòng)性比基準(zhǔn)混凝土略好，雖然混凝土28 天抗壓強(qiáng)度36.3MPa 比基準(zhǔn)強(qiáng)度38.1MPa 下降1.8MPa，但仍然能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的120%以上。

表9 C30 基準(zhǔn)混凝土配合比

表10 C30 基準(zhǔn)混凝土工作性能及力學(xué)性能

表11 混合砂細(xì)度模數(shù)

表12 混合砂實(shí)驗(yàn)配合比

表13 混合砂混凝土工作性能及力學(xué)性能

表14 混合砂細(xì)度模數(shù)

表15 混合砂實(shí)驗(yàn)配合比

表16 混合砂混凝土工作性能及力學(xué)性能

5 結(jié)論

本文主要研究了水洗花崗巖機(jī)制砂在混凝土中的最大應(yīng)用比例，最大限度降低混凝土的單方成本，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。研究結(jié)論如下：

⑴用細(xì)度模數(shù)為3.2 的水洗花崗巖機(jī)制砂與細(xì)度模數(shù)為2.8 的河砂，配制成混合砂應(yīng)用于混凝土中時(shí)，機(jī)制砂最大摻用比例為40%。

⑵用細(xì)度模數(shù)為3.2 的水洗花崗巖機(jī)制砂與細(xì)度模數(shù)為1.9 的細(xì)砂，配制成混合砂應(yīng)用于混凝土中時(shí)，機(jī)制砂最大摻用比例為60%。

⑶目前市場(chǎng)上質(zhì)量好的天然河砂供應(yīng)量不足，而且價(jià)格至少高出機(jī)制砂30%以上，所以最大的應(yīng)用機(jī)制砂于生產(chǎn)可以降低成本，還能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

⑷本次研究?jī)H局限在混凝土的工作性能和抗壓強(qiáng)度方面，對(duì)混凝土耐久性問題還有待進(jìn)一步細(xì)致研究，才能使機(jī)制砂在工程上得到廣泛的應(yīng)用[5]。