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0、前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑業(yè)發(fā)展極為迅速，作為建筑材料的混凝土需求急劇增加，天然砂是組成混凝土的必需材料之一，需求量也越來(lái)越大，江蘇地區(qū)位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，由于這幾年長(zhǎng)江砂禁止開(kāi)采，天然砂的價(jià)格連連上升，由原先的三十多每噸漲到六、七十元每噸，好的贛江砂一度漲到八十多每噸，商品混凝土的成本也大幅增加，因此尋求一種可以替代天然砂的混凝土細(xì)骨料資源迫在眉睫，因此機(jī)制砂是一種極好的后備資源。

機(jī)制砂已在水利水電等混凝土工程中大量應(yīng)用，但在泵送商品混凝土中應(yīng)用的很少，本文機(jī)制砂的性能以及在泵送商品混凝土中應(yīng)用進(jìn)行研究。

1、機(jī)制砂的特點(diǎn)

在南通及周邊地區(qū)未有專門生產(chǎn)機(jī)制砂的廠家，機(jī)制砂均是生產(chǎn)碎石過(guò)程中的剩余物，品質(zhì)相差很大，有的片狀較多，有的石粉含量高達(dá)30%~40%，我們選用品質(zhì)較好的機(jī)制砂來(lái)進(jìn)行研究試驗(yàn)。

2、機(jī)制砂的級(jí)配

機(jī)制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細(xì)度模數(shù)多為3.0以上，與天然砂相比，機(jī)制砂的顆粒級(jí)配較差，導(dǎo)致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質(zhì)量缺陷，但是可用天然砂對(duì)機(jī)制砂的級(jí)配進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后可以明顯改善混凝土的和易性，防止外觀質(zhì)量缺陷。下表為四種機(jī)制砂的顆粒級(jí)配：

表1：四種機(jī)制砂的顆粒級(jí)配

序號(hào)

各篩累計(jì)篩余百分比（%）

粉末小于0.08的百分比（%）

細(xì)度 模數(shù)

5

2.5

1.25

0.63

0.315

0.16

1

2

61.8

69.8

77.6

87.8

88.2

10.8

3.8

2

1.6

44.6

80.8

91.8

96.8

99

1.0

3.3

3

1.8

30.8

80.4

84.6

88.4

90

10.0

3.6

4

1.2

26

43.4

74.2

79.8

82

17.3

3.0

由上表可以看出機(jī)制砂的級(jí)配偏差較大而且超標(biāo)嚴(yán)重，需重新加工或摻自然細(xì)砂加以調(diào)節(jié)，機(jī)制砂篩余0.3mm以下所占比例較小在10%左右有的更少，但是在泵送混凝土建筑用砂規(guī)范中要求通過(guò)0.3mm篩孔的篩余不小于15%，而自然細(xì)砂的粒徑在0.3mm以下的居多，細(xì)度模數(shù)一般在1.6左右，因此與機(jī)制砂復(fù)合成混合砂可以得到較好的級(jí)配，現(xiàn)將表1中的第三組機(jī)制砂摻入1.6的自然細(xì)砂，摻量為20%、30%、40%、50%，摻后級(jí)配如下表：

表2：自然細(xì)砂級(jí)配

各篩累計(jì)篩余百分比（%）

小于0.16

（%）

細(xì)度 模數(shù)

5

2.5

1.25

0.63

0.315

0.16

0

2.4

7

16

48.8

89.6

10.2

1.6

表3：混合砂級(jí)配

摻量

（%）

各篩累計(jì)篩余百分比（%）

細(xì)度 模數(shù)

5

2.5

1.25

0.63

0.315

0.16

小于0.16

20

1.8

25.2

59

64.2

76.8

92

7.8

3.1

30

1.6

21.2

47.4

54

71.8

91.6

8.2

2.8

40

1.4

16.4

40

48.2

67.7

90.8

9.0

2.6

50

1.4

13.8

28.6

39.2

60

89.9

10.2

2.3

由上表可以看出機(jī)制砂在跟自然砂混合后，顆粒的級(jí)配得到了明顯改善，在摻入20%的細(xì)砂后，細(xì)度模數(shù)降到了3.1已經(jīng)達(dá)到了中砂偶的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)摻量在30%時(shí)，細(xì)度模數(shù)為2.8適合拌制高標(biāo)號(hào)的砼，當(dāng)摻量在40%時(shí)，細(xì)度模數(shù)為2.6正好適宜拌制普通混凝土，而且級(jí)配得到很大改善，完全可以替代天然中砂來(lái)拌和混凝土。

3、機(jī)制砂中的石粉

機(jī)制砂由碎石破碎而來(lái)，所以石粉是機(jī)制砂組成成份之一， 石粉和泥的粒徑雖然都小于0.075,但是成份不同，細(xì)度也不同，泥的顆粒大多小于0.016mm而石粉的顆粒基本在0.016~0.075mm之間。泥吸附在砂的表面，妨礙砂與水泥的粘結(jié)；而適量的石粉可填充在水泥、細(xì)砂的空隙之間，增強(qiáng)機(jī)制砂混凝土的工作性能。

3.1石粉對(duì)混凝土拌合性能的影響

機(jī)制砂由于顆粒外形多棱角，在拌合混凝土?xí)r會(huì)造成混凝土流動(dòng)性、粘聚性、保水性差，影響混凝土的工作性能，由此適量有石粉有利于改善混凝土的和易性，現(xiàn)用不同石粉含量的機(jī)制砂拌和混凝土來(lái)做試驗(yàn)，試驗(yàn)配比如下表：

表4：試驗(yàn)配比

水

水泥

砂

石子

粉煤灰

外加劑

180

296

769

1061

74

5.18

注：水泥為常州金峰42.5普通硅酸鹽水泥 、石子為5~31.5連續(xù)級(jí)配、粉煤灰為二級(jí)灰、外加劑為高效減水劑

試驗(yàn)結(jié)果如下表：

表5：混凝土拌和性能

編號(hào)

石粉含量（%）

和易性

初始坍落度

1h后坍落度

A

2.6

差

175

150

B

5.8

較差

180

150

C

11.3

好

185

155

D

18.1

較好

165

125

以上試驗(yàn)看出，機(jī)制砂中石粉含量低于5%時(shí)，混凝土和易性較差，主要表現(xiàn)為泌水、粘聚性差、流動(dòng)性差。砂中石粉含量在11%左右時(shí)，混凝土和易性較好,相應(yīng)的初始坍落度和1h后坍落度保留值都比較理想,能夠滿足施工需要。砂中石粉含量在18%以上時(shí)，混凝土和易性也能滿足施工要求，但是混凝土較粘稠而且坍損較大，在泵送和施工過(guò)程中存在阻力大的問(wèn)題。

4、機(jī)制砂對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

混凝土的耐久性是檢驗(yàn)混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，因此對(duì)機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能的檢測(cè)也是十分必要的。現(xiàn)對(duì)機(jī)制砂混凝土和天然砂混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行比較（細(xì)度模數(shù)都是2.7），試驗(yàn)配比用表4

表6：混凝土抗壓

類別

設(shè)計(jì)強(qiáng)度

3d抗壓強(qiáng)度

7d抗壓強(qiáng)度

28d抗壓強(qiáng)度

機(jī)制砂

C30

15.6

28.5

40.4

天然砂

C30

14.8

28.1

38.9

由表中可以機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度要比天然砂的要高，這是因機(jī)制砂表面粗糙、棱角尖銳、形體是不規(guī)則多面體、且表面潔凈，而天然砂表面圓滑、多帶泥漿，所以機(jī)制砂在與膠凝材料膠結(jié)時(shí)比天然砂更具有握裹力。再加上機(jī)制砂比天然砂密度大，在振搗時(shí)更易下沉，機(jī)制砂中的石粉又起到微集料效應(yīng)，填充了混凝土中的孔隙，這樣混凝土更加密實(shí)，強(qiáng)度更高。

5、經(jīng)濟(jì)效益

由于機(jī)制砂與自然中砂價(jià)格相差較大，現(xiàn)機(jī)制砂價(jià)格在43元左右，而贛江中砂價(jià)格在70元左右，自然細(xì)砂在50元左右，現(xiàn)以機(jī)制砂30%的摻量加入到混凝土中，每方混凝土可以節(jié)約15元左右，如果年生產(chǎn)混凝土10萬(wàn)方混凝土，并可節(jié)約生產(chǎn)成本150萬(wàn)元，用機(jī)制砂生產(chǎn)C35以上等級(jí)混凝土機(jī)制砂用量高經(jīng)濟(jì)效益更可觀。

6、總結(jié)

（1） 機(jī)制砂顆粒級(jí)配超標(biāo)嚴(yán)重，需重新加工或摻入自然細(xì)砂調(diào)節(jié)級(jí)配，完全可以達(dá)到商品泵送混凝土的使用要求。

（2） 機(jī)制砂中的石粉含量在一定的范圍內(nèi)對(duì)混凝土有利，填充混凝土空隙中提高了混凝土的強(qiáng)度。

(3)機(jī)制砂作為一種新能源，運(yùn)用在商品混凝土上，在成本控制上能降低商品混凝土的生產(chǎn)成本，因此將在商品混凝土中使用越來(lái)越廣泛。（俞東興無(wú)錫華璞商品混凝土有限公司

）

參考文獻(xiàn)

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筑, 2006, 32(10): 172-173.

[4]陳家瓏.人工砂-新型建設(shè)用砂[J].新型建筑材料.2002(6)