機制砂的優(yōu)缺點及其在混凝土和工程中的應(yīng)用

1、機制砂的優(yōu)缺點及其在混凝土和工程中的應(yīng)用1 機制砂的優(yōu)缺點根據(jù)在云南蒙自地區(qū)利用機制砂的經(jīng)驗，將其優(yōu)缺點總結(jié)如下。1. 1 機制砂的優(yōu)點采用機制砂配置混凝土具有如下優(yōu)點：（1）工廠化生產(chǎn)，質(zhì)量可以得到保證工廠生產(chǎn)可以從選材、破碎等一系列工藝流程上 建立質(zhì)量監(jiān)控體系，生產(chǎn)條件好，砂的質(zhì)量有保障。（2）砂的物理力學(xué)性能好 可以有意識的選擇硬質(zhì)巖石生產(chǎn)機制砂，避免采用軟質(zhì)、風(fēng)化巖石，同時，含泥（塊） 量可人工篩分控制。 化學(xué)成份與母材、 碎石一致， 對混凝土無負面作用， 適合做高強混凝土。（3）機制砂的顆粒級配、細度模數(shù)可以調(diào)整可以根據(jù)工程的需要，結(jié)合母材的特點和 混凝土的要求， 調(diào)整機制砂的細度模

2、數(shù)和顆粒級配。 調(diào)整措施主要通過破碎設(shè)備、 工藝流程 的選擇來完成。1. 2 機制砂的缺點（1）天然砂顆粒渾圓，表面光滑。天然中砂細度模數(shù)多為2. 6 3. 0，級配較好，對混凝土的工作性十分有利。機制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細度模數(shù)多為 3. 0 以上，與天 然河砂相比，機制砂的顆粒級配稍差，大于2. 5 mm 和小于 0. 08 mm 的顆粒偏多，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。 機制砂母材的變化會引起機制砂質(zhì)量 的波動， 給施工質(zhì)量的控制帶來一定的難度。 但是， 機制砂的缺點可以通過選擇合適的碎砂 設(shè)備、合理利用砂中含石粉量、調(diào)整砂率，以及選用合適的外加劑等

3、措施來克服。（2）機制砂含有一定量的石粉。石粉和泥的粒徑雖然都小于0. 075 mm，但是他們的成份不同，細度相差也較大。泥顆粒大多小于 0. 016 mm,而石粉顆粒大都在 0. 016 0. 075 mm 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、細砂的空隙 之間,增強機制砂混凝土的工作性。2 機制砂混凝土的性能2. 1 硬化前混凝土的性能機制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性（工作性）、可塑性、可加工性（可修飾性或可抹平性）等方面,這些性能并不是孤立的,而是有一定的相互關(guān)聯(lián), 是從不同的角度描述新拌混凝土的特性。 其中, 混凝土的和易性是非

4、常重要的一個指標(biāo), 它 不僅表示混凝土澆灌成型的難易程度, 也表示混凝土抵抗材料分層離析的能力。 混凝土和易 性的具體指標(biāo)為坍落度。在水灰比相同的條件下, 機制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土, 這主要是機制砂本身 具有裂隙、 空隙及孔洞, 其有一部分顆粒為礦物顆粒集合體, 這樣就增大了砂子的比表面積, 吸附了更多的水,導(dǎo)致混凝土的需水量增加, 坍落度減小。相同條件下,配置相同坍落度的 混凝土,機制砂比天然河砂需水量增加 5 10 kg /m3. 機制砂混凝土的和易性與細骨料（砂） 的級配和細度模數(shù)有關(guān),同時,也牽涉到用水量、水泥用量、砂率等參數(shù),還需要針對工程 實踐進行深入研究。一般認(rèn)為,細度

5、模數(shù)以控制在 3. 0 3. 4 之間為佳。若細度模數(shù)太大,則 粗顆粒太多,級配不合理,使混凝土的和易性變差,雖然摻入粉煤灰可以彌補上述缺陷,但 成本也會相應(yīng)提高,經(jīng)濟上不合理；若細度模數(shù)太小,則小于0. 075 mm 的細粉過多,需水量增大,混凝土強度降低,水泥用量增加。石粉含量也是影響坍落度的重要指標(biāo),石粉含量太低（小于 5% ）時,混凝土的和易性、沁水性較差,當(dāng)石粉含量控制在 6% 9%時,對混 凝土的強度的影響不是很大, 和易性也很好。 按機制砂的特點進行混凝土配比設(shè)計, 通過合 理利用機制砂中的石粉, 調(diào)整機制砂的砂率, 可以配制出和易性很好、 適合泵送的機制砂混 凝土。2. 2 機

6、制砂混凝土的力學(xué)性能 混凝土的力學(xué)性能指標(biāo)包括抗壓強度、抗拉強度、抗折強度、抗彎強度、彈性模量、粘 結(jié)強度、疲勞強度、收縮徐變特性等。針對這些指標(biāo)進行深入研究的還比較少。但是，對于 抗壓強度、 彈性模量這 2 個主要指標(biāo)， 國內(nèi)外卻積累了較豐富的實驗資料。 一般機制砂篩余 0. 300 mm 以下所占比例較小，僅有 10%左右。相關(guān)混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程中指明，泵送 混凝土細骨料通過 0. 300 mm 篩孔的篩余不應(yīng)小于 15%. 天然細砂的粒徑主要集中在 0. 3 mm 以下，細度模數(shù)一般在 1. 5 左右。天然細砂細度模數(shù)低，若單獨配制混凝土，會由于收縮大引起混凝土開裂， 但是可以利用天

7、然細砂粒徑主要集中在 0. 3 mm 以下的特點， 與機制砂復(fù) 合組成人工混合砂，從而使配置的混凝土獲得良好的施工性能。通常用 40%的天然細砂與 60%的機制砂混合作為細骨料使用，可以取得良好的效果。文獻<9 > 對特細砂、混合砂、機制砂混凝土進行了實驗對比，其復(fù)合砂中特細砂和機制砂的比例 為4 B6，機制砂母巖為石灰?guī)r。3為文獻< 10>的實驗結(jié)果。由于機制砂一般采用硬質(zhì)巖石破碎， 機制砂比天然砂的抗壓強度更高。 所以機制砂混凝土與天然砂混凝土相比， 各項力學(xué) 性能指標(biāo)不低， 甚至更高。當(dāng)然，混凝土的強度、彈性模量等力學(xué)性能指標(biāo)除了和砂的強度 有關(guān)外， 還與其他因素

8、有關(guān)， 如機制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。 機制砂混 凝土的實驗表明， 石粉含量對混凝土的強度的影響很大， 石粉含量越高， 混凝土的強度隨之 降低。機制砂砂率在小于40%時，拌合物過于粘稠，砂率增大后，工作性能得到改善，砂率在 42% 46%時，強度趨于穩(wěn)定。砂率超過 50% ，不但強度有所下降，而且靜力彈性模量 顯著降低。2. 3 機制砂混凝土的耐久性能混凝土的耐久性能是指混凝土在長期使用過程中， 具有抵抗凍融循環(huán)等氣候條件、 酸堿 等物理化學(xué)侵蝕作用、 受光熱作用、 流水沖蝕作用的能力。 混凝土越密實， 抗?jié)B抗凍性越好。 由于混凝土的抗?jié)B性主要與其孔隙有關(guān)。研究者認(rèn)為機制砂中的

9、石粉只是一種有效的填料， 雖然不具有活性， 但提高了混凝土的密實性， 增強了水泥石與骨料界面粘結(jié)； 而有人則認(rèn)為 石粉能加速 C3S 的水化，并與 C3A、C4AF 反應(yīng)生成結(jié)晶水化物，并能改善水泥石的孔隙 結(jié)構(gòu)， 因此抗?jié)B性能得到提高。 對于機制砂混凝土的抗凍融耐久性還缺乏系統(tǒng)的研究。 綜合 已有的研究結(jié)果， 可以發(fā)現(xiàn)機制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能，具有一定的微集料填充效果，從而改善了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)， 增加了混凝土的密實度。 試驗結(jié)果表明， 混合 砂與天然中砂配制的混凝土一樣， 具有優(yōu)越的抗?jié)B性能。 同時試驗還表明， 機制砂和天然細 砂混合配制出的混凝土在抗凍性、 抗?jié)B性、 抗氯

10、離子滲透、 抗硫酸鹽侵蝕及抗碳化性能方面 都優(yōu)于中砂混凝土，機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土抗?jié)B性劣于中砂混凝土。3 機制砂混凝土在工程實踐中的應(yīng)用 在已有的工程實踐中，機制砂配制出了從 C10 C55 的普通混凝土和泵送混凝土，我國 的三峽工程和黃河小浪底等水利工程都采用了機制砂混凝土。在橋梁工程中， 湖南懷新高速公路的有平溪河橋、苦麻寨橋、坳背村高架橋均使用了機制砂配制混凝土，混凝土等級有 C25 普通混凝土， C25 水下混凝土， C30 普通混凝土， C40 普通混凝土。在重慶嘉陵江 黃花園大橋建設(shè)中，通過對機制砂與渠河砂復(fù)合取代簡陽砂配制黃花園大橋主橋箱梁C50混凝土， 各項工作性

11、能指標(biāo)和力學(xué)性能指標(biāo)均符合規(guī)范要求， 工程應(yīng)用效果良好。 在鐵路橋 梁中，株六線南山河特大橋 C55 高性能混凝土成功應(yīng)用機制砂配制。玉蒙鐵路第五標(biāo)段， 在混凝土結(jié)構(gòu)物中就全部使用了機制砂。 在施工之初， 由于對機制 砂的應(yīng)用在理論上沒有依據(jù)可循， 從而與自然砂等同使用， 造成混凝土質(zhì)量下滑， 特別是表 面質(zhì)量不能滿足要求。隨著施工的進展和試驗室工作的加強， 混凝土質(zhì)量有所提高。 現(xiàn)在該標(biāo)段的特大橋、 大 橋、涵洞、 隧道工程等混凝土外觀和抗壓強度都能滿足工程的質(zhì)量要求。特別在工程造價方面，由于自然砂的當(dāng)?shù)貎r格是機制砂的3 倍多，所以采用機制砂。4 機制砂混凝土應(yīng)用需進一步研究的問題 機制砂在

12、我國混凝土結(jié)構(gòu)工程實踐中的應(yīng)用還處于起步階段， 為了推廣機制砂在混凝土 特別是橋梁工程中高性能混凝土中的應(yīng)用， 還應(yīng)開展深入、 廣泛的研究。 研究重點應(yīng)包含以 下幾個方面。4. 1 機制砂顆粒形狀、顆粒級配的研究機制砂的顆粒形狀、 顆粒級配影響混凝土的和易性、 強度、抗干縮性及耐磨等性能。尤 其是粒徑小于 0. 075 mm 的石粉的合理含量需要認(rèn)真研究。 不同粒形的機制砂對混凝土的和 易性影響較大， 片狀顆粒拌制的混凝土和易性較差， 最理想的粒形是近似于立方體顆粒。 機 制砂中含有適量的石粉， 不僅可提高混凝土的強度， 還可改善混凝土的和易性， 機制砂中的 石粉控制在 7% 以內(nèi)比較合適，但

13、關(guān)于石粉的作用機理和合理含量仍有不同的意見。根據(jù)本 公司應(yīng)用機制砂的情況來看， 嚴(yán)格控制石粉含量是比較困難的， 這為在工程中充分利用機制 砂提出了挑戰(zhàn)。4. 2 高效、優(yōu)質(zhì)制砂設(shè)備和制砂工藝的研究凡是能經(jīng)濟有效地加工出小于 5 mm 的合格粒度級配的機械加工設(shè)備都可以作為制砂 機械。目前，磨碎機械、圓錐破碎機、反擊式破碎機、錘式破碎機、籠型破碎機、輥式破碎 機和立軸沖擊式破碎機都可用于制砂。中小企業(yè)使用顎式破碎機較多， 生產(chǎn)工藝極為簡單， 產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。 混凝土用機制 砂對砂的顆粒形狀及級配有很高的要求。 有的設(shè)備生產(chǎn)的砂粒片狀居多， 有的存在過粉碎現(xiàn) 象。為了生產(chǎn)出符合要求的優(yōu)質(zhì)機制砂，

14、 需要從設(shè)備選擇、工藝流程、 質(zhì)量控制等方面進行 綜合研究。隨著我國基本建設(shè)的不斷深入和環(huán)境保護的日益加強， 自然砂的利用在很多方面都有了 限制。 面對建筑業(yè)需要砂量的增加， 自然資源已不能滿足工程的需求， 所以必須要在機制砂 的利用上下功夫。 如果機制砂使用取得成功， 今后的施工組織將可能發(fā)生轉(zhuǎn)變， 如在圍巖較 好的隧道中施工，混凝土所需的碎石和機制砂就可以在掘進過程中得以解決。4. 3 機制砂混凝土配合比的研究機制砂混凝土的配合比對混凝土的各種性能， 如和易性、 力學(xué)性能、 耐久性能和混凝土 表面質(zhì)量都有非常重要的影響。 應(yīng)深入開展?jié)M足各種強度等級、 各類工作性能要求的機制砂 混凝土的綜合試驗研究。通過在玉蒙鐵路工程中利用機制砂，發(fā)現(xiàn)還應(yīng)重點研究石粉含量、 砂率、水灰比對混凝土各種性能的影響。4. 4 機制砂混凝土攪拌設(shè)備的研究在玉蒙鐵路工程中， 利用機制砂攪拌混凝土， 攪拌設(shè)備也是影響混凝土質(zhì)量的一個重要 因素。 機制砂混凝土的攪拌不宜采用小型攪拌設(shè)備。 在施工之初， 機制砂混凝土的攪拌采用 與自然砂混凝土攪拌同樣的方法， 結(jié)果不能滿足工程的質(zhì)量要求。 特別是少量混凝土的攪拌， 決不能使用非強制性混凝土攪拌設(shè)備， 否則混凝土的外觀質(zhì)量難以保證。 機制砂混凝土只有 采用大型攪拌站或強制攪拌設(shè)備來攪拌，才能保證工程質(zhì)量。4. 5 機制砂混凝土的應(yīng)用須加強工程試驗 機