湖南地區(qū)機(jī)制砂物理性能的分析

夏永忠 成 楨 姚良科

（湖南科之杰新材料有限公司）

0 前言

目前市場所使用的混凝土原材料越來越差，尤其是砂、碎石、粉煤灰，其中機(jī)制砂的影響是最常見，也最明顯的。攪拌站管理人員及現(xiàn)場施工人員的素質(zhì)技術(shù)參差不齊，機(jī)制砂的多變與自身缺陷難以保證混凝土和易性，導(dǎo)致混凝土施工性能和外觀普遍不好。故本項(xiàng)目的目的是研究不同機(jī)制砂的物理性能，為湖南工程行業(yè)混凝土配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)用原材料

本項(xiàng)目搜集了湖南省永州市、衡陽市、岳陽市、長沙市、湘潭市和常德市各地區(qū)不同攪拌站客戶共18 種機(jī)制砂樣品，其搜集情況如表1 所示。

1.2 試驗(yàn)方法

本項(xiàng)目依據(jù)GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法對所搜集湖南地區(qū)機(jī)制砂進(jìn)行測定，包括顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量、堆積密度、表觀密度、MB值、泥塊含量、壓碎值、表觀密度、空隙率、飽和面干吸水率測試。

1.3 湖南地區(qū)機(jī)制砂物理性能分析

1.3.1 機(jī)制砂顆粒級(jí)配及細(xì)度模數(shù)

本項(xiàng)目參照GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法對所搜集湖南地區(qū)機(jī)制砂進(jìn)行測定，砂的實(shí)際顆粒級(jí)配除4.75mm 和600μm 篩檔外，可以略有超出，但各級(jí)累計(jì)篩余超出值總和應(yīng)不大于5%。

18 種機(jī)制砂樣品的細(xì)度模數(shù)平均值為3.2，岳陽市S9 和常德市S16 樣品最高達(dá)到3.6，永州市S2 樣品最低僅有2.7。其中中砂占比為28%，共計(jì)5 個(gè)樣品；粗砂占比為72%，共計(jì)13 個(gè)樣品，湖南地區(qū)機(jī)制砂以粗砂為主。屬于1 區(qū)的占比為33%，屬于2 區(qū)的占比為17%，沒有3 區(qū)的樣品，其他50%占比的機(jī)制砂不在任何級(jí)配區(qū)內(nèi)。所收集的樣品在2.36mm、1.18mm 和0.60mm 這三個(gè)級(jí)配區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)差較大，這導(dǎo)致大部分的樣品不滿足任何級(jí)配區(qū)的要求。

表1 湖南地區(qū)機(jī)制砂信息

1.3.2 機(jī)制砂壓碎指標(biāo)

本項(xiàng)目參照GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法對所搜集湖南地區(qū)機(jī)制砂進(jìn)行測定，任一單粒級(jí)砂樣壓碎指標(biāo)值取三次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至1%，取最大單粒級(jí)壓碎指標(biāo)值作為其壓碎指標(biāo)值，技術(shù)要求應(yīng)滿足表2 的相關(guān)規(guī)定。

表2 壓碎指標(biāo)

18 種機(jī)制砂樣品最大壓碎指標(biāo)的平均值為19.8，永州市S2 最高達(dá)到33，常德市S17 最低僅為4。其中Ⅰ類砂占比55%，共計(jì)10 個(gè)樣品；Ⅱ類砂占比17%，共計(jì)3個(gè)樣品；Ⅲ類砂占比17%，共計(jì)3 個(gè)樣品；不合格品占比11%，僅有2 個(gè)樣品。從地區(qū)上看，衡陽市機(jī)制砂堅(jiān)固性較好，所收集3 個(gè)樣品均為Ⅰ類砂，而永州市和湘潭市機(jī)制砂堅(jiān)固性較差，均出現(xiàn)有不合格樣；總體上看，湖南地區(qū)機(jī)制砂壓碎指標(biāo)合格率高達(dá)89%，55%屬于Ⅰ類砂，機(jī)制砂堅(jiān)固性較好，但壓碎指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差為8.3，機(jī)制砂壓碎指標(biāo)波動(dòng)較大。

1.3.3 機(jī)制砂表觀密度、堆積密度和空隙率

本項(xiàng)目參照GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法對所搜集湖南地區(qū)機(jī)制砂進(jìn)行測定，規(guī)定機(jī)制砂的表觀密度不小于2500kg/m3，松散堆積密度不小于1400kg/m3，空隙率不大于44%。

湖南地區(qū)機(jī)制砂的表觀密度平均值為2680 kg/m3，堆積密度平均值為1660kg/m3，空隙率平均值為38%，樣品合格率為94%，僅有一組不合格樣為岳陽市S8 號(hào)樣品，其表觀密度小于2500kg/m3。

1.3.4 機(jī)制砂MB 值、石粉含量和泥塊含量

本項(xiàng)目參照GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法對所搜集湖南地區(qū)機(jī)制砂進(jìn)行測定，當(dāng)機(jī)制砂的MB 值≤1.4 時(shí)，石粉含量和泥塊含量應(yīng)符合表3的規(guī)定；當(dāng)機(jī)制砂的MB 值＞1.4 時(shí)，石粉含量和泥塊含量應(yīng)符合表4 的規(guī)定。

表3 石粉含量和泥塊含量（MB 值≤1.4）

表4 石粉含量和泥塊含量（MB 值＞1.4）

MB 值大于1.4 的占比有50%，共有9 種機(jī)制砂0～2.36mm 粒級(jí)以泥粉為主，9 種機(jī)制砂0～2.36mm 粒級(jí)以石粉為主，MB 值的平均值為2.0，最高為岳陽市的S9 試樣，高達(dá)5.1；最低為衡陽市的S5 試樣，僅為0.4，機(jī)制砂MB 值波動(dòng)較大。石粉含量的平均值為6.9%，最高為長沙市的S10 樣，高達(dá)13.4%；最低為岳陽市的S8，僅為0.63%，機(jī)制砂石粉含量波動(dòng)較大，沒有一種樣品達(dá)到Ⅰ類砂的要求；其中5 個(gè)樣品為Ⅱ類砂，占比28%；其中4個(gè)樣品為Ⅲ類砂，占比22%；不合格樣占比50%，其中5%為泥塊含量超標(biāo)，28%為石粉含量超標(biāo)，17%為石粉含量和泥塊含量同時(shí)超標(biāo)。

2 結(jié)論

通過本實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

⑴較大一部分湖南地區(qū)機(jī)制砂樣品化學(xué)組成中氧化鈣含量偏高，其母巖含有大量石灰石，地區(qū)分布上上并未有明顯的差異，隨機(jī)性較大，個(gè)體差異偏大，母巖種類較為復(fù)雜，生產(chǎn)不均一。

⑵湖南地區(qū)機(jī)制砂以粗砂為主，平均細(xì)度模數(shù)高達(dá)3.2。大粒徑顆粒占比波動(dòng)大，導(dǎo)致顆粒級(jí)配變差，合格率僅有50%，生產(chǎn)工藝尚不成熟。

⑶湖南地區(qū)機(jī)制砂壓碎值合格率高達(dá)89%，Ⅰ類砂占比55%，整體堅(jiān)固性較好。其中衡陽地區(qū)機(jī)制砂堅(jiān)固性最好，均為Ⅰ類砂；永州地區(qū)和湘潭地區(qū)最差，出現(xiàn)不合格樣。

⑷湖南地區(qū)機(jī)制砂的表觀密度、堆積密度和空隙率僅有一組不符合GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》，合格率高達(dá)94%。

⑸湖南地區(qū)機(jī)制砂MB 值超過1.4 的占比達(dá)到50%，石粉含量和泥塊含量不合格率高達(dá)50%，石粉含量波動(dòng)較大是導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因。

⑹湖南地區(qū)機(jī)制砂輕物質(zhì)含量、硫化物及硫酸鹽含量和有機(jī)物含量均能滿足GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》中相關(guān)規(guī)定，飽和面干吸水率未出現(xiàn)有明確的地域差異，均在正常工程范圍要求內(nèi)。