機(jī)制砂與河砂的區(qū)別及對(duì)混凝土的影響

機(jī)制砂與河砂的區(qū)別及對(duì)混凝土的影響匯報(bào)人：王剛2024-07-29目錄引言機(jī)制砂與河砂的基本特性機(jī)制砂與河砂的生產(chǎn)工藝及設(shè)備機(jī)制砂與河砂對(duì)混凝土性能的影響機(jī)制砂與河砂的質(zhì)量控制與檢測(cè)機(jī)制砂與河砂的應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)引言CATALOGUE01隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，混凝土作為主要的建筑材料，其需求量日益增加。而砂子作為混凝土的重要組成部分，其質(zhì)量和來(lái)源對(duì)混凝土的性能有著至關(guān)重要的影響。背景本文旨在探討機(jī)制砂與河砂的區(qū)別，并分析它們對(duì)混凝土性能的影響，以期為工程建設(shè)提供有益的參考。目的背景與目的機(jī)制砂通過(guò)制砂機(jī)和其它附屬設(shè)備加工而成的砂子，成品更加規(guī)則。可以根據(jù)不同工藝要求加工成不同規(guī)則和大小的砂子，更能滿足日常需求。但需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備才能制出合格適用的砂石。河砂指河水中經(jīng)自然石自然力的作用，河水的沖擊和侵蝕而形成的有一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料。由于其天然形成的特性，河砂的粒形、級(jí)配和含泥量等指標(biāo)較為穩(wěn)定，常用于混凝土的制備。但河砂資源日益減少，且開(kāi)采過(guò)程中可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。機(jī)制砂與河砂概述機(jī)制砂與河砂的基本特性CATALOGUE02機(jī)制砂的基本特性粒度可控機(jī)制砂是通過(guò)制砂機(jī)和其它附屬設(shè)備加工而成，因此其粒度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和控制，滿足不同工程對(duì)砂子粒度的要求。粒形規(guī)則含泥量低機(jī)制砂的成品粒形較為規(guī)則，多呈立方體或近似球體，表面粗糙，有利于提高與水泥等材料的粘結(jié)力。但加工不好的機(jī)制砂形狀不規(guī)則，棱角尖銳，片狀較多。由于機(jī)制砂是經(jīng)過(guò)破碎、篩分、水洗等工藝流程加工而成，因此其含泥量相對(duì)較低，有利于提高混凝土的和易性和強(qiáng)度。但水洗過(guò)程中可能混入絮凝劑影響混凝土性能。資源有限河砂資源屬于不可再生資源，隨著開(kāi)采量的不斷增加，河砂資源日益減少，且過(guò)度開(kāi)采會(huì)對(duì)河流生態(tài)環(huán)境造成破壞。天然形成河砂是河水中經(jīng)自然石自然力的作用，河水的沖擊和侵蝕而形成的，因此其粒度分布和粒形較為自然，河砂表面光滑，棱角圓潤(rùn)，級(jí)配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。石粉含量較低河砂含石粉量較低，通常只有1%左右。這使得河砂在混凝土中的表現(xiàn)更為穩(wěn)定。河砂的基本特性粒形方面形狀不規(guī)則，棱角尖銳，片狀較多。這種粒形特點(diǎn)使得機(jī)制砂在混凝土中的粘結(jié)性較強(qiáng)，但也可能增加混凝土的空隙率。；而河砂表面光滑，棱角圓潤(rùn)，級(jí)配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。資源可持續(xù)性方面機(jī)制砂可以通過(guò)加工不同原材料來(lái)制備，資源相對(duì)豐富且可持續(xù)；而河砂資源有限且不可再生，過(guò)度開(kāi)采還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。石粉含量方面機(jī)制砂含石粉量較高，一般在3%至8%之間。這些石粉在一定程度上可以改善混凝土的工作性能，但過(guò)高的石粉含量也會(huì)是混凝土需水量增加，也會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響；而河砂含石粉量較低，通常只有1%左右。這使得河砂在混凝土中的表現(xiàn)更為穩(wěn)定。粒度方面機(jī)制砂的粒度可控，可以根據(jù)工程需要進(jìn)行調(diào)整；而河砂的粒度分布較為自然，粒度分布較廣，包含小卵石和細(xì)沙。兩者特性對(duì)比分析機(jī)制砂與河砂的生產(chǎn)工藝及設(shè)備CATALOGUE03機(jī)制砂生產(chǎn)工藝及設(shè)備破碎設(shè)備通常采用顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等對(duì)原石進(jìn)行破碎，以獲得適合進(jìn)一步處理的石塊。制砂設(shè)備經(jīng)過(guò)破碎后的石塊會(huì)進(jìn)入制砂機(jī)，如沖擊式制砂機(jī)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將石塊擊碎成砂。篩分設(shè)備制砂后，需要通過(guò)振動(dòng)篩等設(shè)備對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行篩分，以得到符合粒度要求的機(jī)制砂。洗砂設(shè)備為了去除機(jī)制砂表面的泥土和石粉，通常會(huì)采用洗砂機(jī)進(jìn)行清洗。河砂開(kāi)采主要使用采砂船，通過(guò)船上的挖掘設(shè)備將河底的砂石挖掘上來(lái)。采砂船挖掘上來(lái)的河砂通過(guò)輸送帶等設(shè)備輸送到篩分和洗滌環(huán)節(jié)。輸送設(shè)備河砂同樣需要經(jīng)過(guò)篩分以去除大塊石頭和雜質(zhì)，并通過(guò)洗滌去除泥土等污染物。篩分和洗滌河砂開(kāi)采工藝及設(shè)備010203機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪音、粉塵和廢水。但通過(guò)合理的環(huán)保措施，如安裝除塵設(shè)備、建設(shè)沉淀池等，可以有效減少對(duì)環(huán)境的污染。機(jī)制砂生產(chǎn)河砂開(kāi)采可能對(duì)河道生態(tài)環(huán)境造成破壞，如改變水流狀態(tài)、影響水生生物棲息地等。因此，需要合理規(guī)劃采砂區(qū)域和采砂量，以減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。同時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)管和執(zhí)法力度也是保護(hù)河道生態(tài)環(huán)境的重要手段。河砂開(kāi)采生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的影響機(jī)制砂與河砂對(duì)混凝土性能的影響CATALOGUE04機(jī)制砂由巖石破碎，經(jīng)水洗、篩分加工而成，因母材不同存在石粉含量高、顆粒級(jí)配差、骨料粒形差（尤指片狀含量多）等缺點(diǎn)。河砂是天然形成的，主要來(lái)源于河流、湖泊等水域。它是在自然條件下，巖石顆粒經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的水流搬運(yùn)、碰撞、摩擦等作用逐漸形成的。河砂的粒形較好，級(jí)配合理，表面光滑，棱角圓潤(rùn)。顆粒級(jí)配對(duì)混凝土工作性的影響石粉是一種低活性摻和料，機(jī)制砂中石粉以微粉顆粒的形式存在，相當(dāng)于增加了混凝土中的膠凝材料，這種膠凝材料雖不具有水化活性，但其補(bǔ)充了混凝土中缺少的細(xì)顆粒，增大了水泥漿體含量，石粉起到微滾珠作用，減少了砂石間的摩擦改善了混凝土的和易性。混凝土中的小顆粒比表面積大，其表面可以吸附大量的自由水，可改善混凝土的保水性從而減少了泌水和離析，當(dāng)石粉含量在一定范圍內(nèi)時(shí)能夠增加混凝土的流動(dòng)性，使混凝土的和易性得到明顯改善。但較大的石粉含量將會(huì)更大程度地增加單方混凝土中粉狀顆粒含量，這會(huì)極大地增加了混凝土細(xì)集料的總比表面積，從而增加混凝土需水量，導(dǎo)致混凝土的工作性能下降。石粉對(duì)混凝土的影響石粉中的粉狀顆粒含量填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，提高混凝土內(nèi)部密實(shí)程度，改善了混凝土的孔隙特征，改善了骨料與水泥漿體之間的界面結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。但當(dāng)石粉含量較大時(shí)，由于石粉中粉狀顆粒含量太高，致使細(xì)集料中的粗顆粒偏少，顆粒級(jí)配變得不合理，減弱了混凝土的骨架支撐作用，同時(shí)由于混凝土中水泥用量有限，多出的石粉不能與水泥結(jié)合形成強(qiáng)度體系，只是在混凝土中起到填充料的作用，過(guò)多的填充料會(huì)阻礙膠凝材料與骨料的粘結(jié)，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。機(jī)制砂中石粉含量較高。一般為3%-8%之間，石粉含量波動(dòng)較大，對(duì)混凝土的需水量影響較大，不易控制。河砂中石粉含量較低，一般為1%-2%左右，在混凝土中的表現(xiàn)相對(duì)更為穩(wěn)定，相對(duì)容易控制。骨料粒形是研究機(jī)制砂混凝土?xí)r不可忽略的一項(xiàng)影響因素，機(jī)制砂區(qū)別于天然河砂的獲得途徑，導(dǎo)致其針片狀顆粒含量極高，對(duì)機(jī)制砂混凝土性能的影響十分顯著。機(jī)制砂含有大量的片狀顆粒，與天然河砂相比，其更狹長(zhǎng)、扁平和粗糙。當(dāng)坍落度和水泥用量相同時(shí)，機(jī)制砂混凝土的用水量較大，含氣量較小，但其抗壓強(qiáng)度卻比天然砂混凝土的抗壓強(qiáng)度大。骨料粒形分為圓形、不規(guī)則形、片狀、角狀、細(xì)長(zhǎng)形等形狀，表面結(jié)構(gòu)分為玻璃質(zhì)、光滑、粒狀、粗糙、結(jié)晶和蜂窩狀等結(jié)構(gòu)。片狀顆粒含量越高，機(jī)制砂混凝土的流動(dòng)度、強(qiáng)度越低，故要嚴(yán)格控制機(jī)制砂中片狀顆粒的含量，特別是1.18～4.75mm的片狀顆粒含量，以保證水泥膠砂的性能。骨料粒形對(duì)混凝土的影響機(jī)制砂加工過(guò)程中水洗要加入絮凝劑，絮凝劑的存在會(huì)使砼的初始流動(dòng)度大幅度降低，導(dǎo)致砼的活性和和易性變差，使混凝土在較短的時(shí)間內(nèi)失去流動(dòng)性，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工的操作。絮凝劑中的化學(xué)成分會(huì)改變混凝土中水泥和水的物理和化學(xué)性質(zhì)，使微小顆粒快速結(jié)合，形成更大的顆粒，并加速凝固過(guò)程。然而，過(guò)量使用絮凝劑可能導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)快，而長(zhǎng)期強(qiáng)度難以達(dá)到規(guī)定要求。河砂中一般不存在絮凝劑，相對(duì)而言有利于現(xiàn)場(chǎng)施工管控。絮凝劑對(duì)混凝土的影響機(jī)制砂與河砂的試拌混凝土情況CATALOGUE051、試驗(yàn)原材情況1.1、水泥為通化亞泰P.042.5普通硅酸鹽水泥；表1

水泥的主要性質(zhì)凝結(jié)時(shí)間/h:min

安定性

抗折強(qiáng)度/MPa

抗壓強(qiáng)度/MPa

細(xì)度%初凝終凝1.53d28d3d28d6.82042724.78.325.445.11.2、粗集料采用三種碎石混合成5-31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石；1.3、細(xì)集料選用濕法生產(chǎn)的石灰?guī)r機(jī)制砂(原狀砂石粉含量4.2％)，天然砂為輝南長(zhǎng)春堡河砂；1.4、粉煤灰選用Ⅰ級(jí)粉煤灰；1.5、外加劑1選用石家莊長(zhǎng)安育才KGX-J高性能減水劑；1.6、外加劑2選用北京市成城交大建材有限公司聚羧酸高性能減水劑。2、混凝土情況以C40混凝土為參考，水灰比、用水量、減水劑摻量不變，改變砂率通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，找出混凝土中機(jī)制砂砂率對(duì)混凝土工作性及強(qiáng)度的影響。進(jìn)行試拌，試驗(yàn)結(jié)果如下：表2：亞泰水泥、石家莊長(zhǎng)安育才減水劑、機(jī)制砂表3：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、機(jī)制砂表4：亞泰水泥、石家莊長(zhǎng)安育才減水劑、河砂表5：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、河砂2、混凝土情況表2：亞泰水泥、石家莊長(zhǎng)安育才減水劑、機(jī)制砂機(jī)制砂配合比編號(hào)砂率混凝土工作性7d強(qiáng)度MPa28d強(qiáng)度MPa坍落度mm擴(kuò)展度mm和易性137%165310mm離析泌水43.149.3238%165330mm包裹性差、泌水43.750.5339%175360mm包裹性稍差、泌水45.852.2440%180390mm包裹性稍差、輕微泌水46.753.4541%195430mm良好47.254.4642%205470mm良好47.755.1743%195450mm粘稠46.154.0844%185410mm粘稠45.352.62、混凝土情況表3：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、機(jī)制砂機(jī)制砂配合比編號(hào)砂率混凝土工作性7d強(qiáng)度MPa28d強(qiáng)度MPa坍落度mm擴(kuò)展度mm和易性137%160290mm離析泌水42.448.9238%160330mm包裹性差、泌水43.150.2339%170350mm包裹性稍差、泌水45.051.2440%180380mm包裹性稍差、輕微泌水46.652.3541%195430mm良好47.154.7642%200480mm良好47.755.2743%190440mm粘稠46.253.8844%180410mm粘稠45.052.22、混凝土情況表4：亞泰水泥、石家莊長(zhǎng)安育才減水劑、河砂河砂配合比編號(hào)砂率混凝土工作性7d強(qiáng)度MPa28d強(qiáng)度MPa坍落度mm擴(kuò)展度mm和易性137%175410mm包裹性差、泌水42.649.1238%180450mm包裹性差、泌水43.950.1339%185470mm包裹性稍差、輕微泌水45.751.3440%190480mm良好46.453.1541%200520mm良好47.354.0642%205530mm良好47.154.3743%200510mm包裹性稍差46.954.0844%185440mm包裹性差45.951.12、混凝土情況表5：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、河砂河砂配合比編號(hào)砂率混凝土工作性7d強(qiáng)度MPa28d強(qiáng)度MPa坍落度mm擴(kuò)展度mm和易性137%170400mm包裹性差、泌水43.248.8238%180440mm包裹性差、泌水43.450.1339%185470mm包裹性稍差、輕微泌水45.252.0440%190490mm良好46.153.1541%200530mm良好47.553.7642%205540mm良好47.654.2743%200520mm包裹性稍差46.453.0844%185460mm包裹性差45.650.6從表2及表3可以看出，隨著砂率的增加，混凝土的坍落度先增后減，砂率在41%-42%時(shí)工作性能好；過(guò)低的砂率致使水泥漿體量少無(wú)法完全對(duì)骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致每單位立方米石粉含量增加，這會(huì)極大地增加了混凝土細(xì)集料的總比表面積，從而增加混凝土需水量，導(dǎo)致混凝土的工作性能下降。隨著砂率的增高，混凝土強(qiáng)度先增高后降低，強(qiáng)度上雖然差別不是很大，但還是有規(guī)律可循，基本上為先增后減。這規(guī)律符合理論原理，因?yàn)樯奥试龃?，填充較完整，但是太大則降低了粗集料的骨架功能。表2及表3說(shuō)明砂率控制在41%、42%時(shí)機(jī)制砂混凝土的工作性能比較好且強(qiáng)度符合要求。3、機(jī)制砂混凝土與河砂混凝土對(duì)比1.機(jī)制砂與河砂對(duì)混凝土工作性的影響從表4及表5可以看出，隨著砂率的增加，混凝土的坍落度先增后減，砂率在40%-42%時(shí)工作性能好；過(guò)低的砂率致使水泥漿體量少無(wú)法完全對(duì)骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率過(guò)高時(shí)粗、細(xì)骨料的表面積明顯增大，一定數(shù)量的漿體不足以填充粗、細(xì)骨料間的空隙并包裹其表面，不能有效降低骨料間的摩擦力，反而會(huì)導(dǎo)致混凝土拌合物的流動(dòng)性變差。隨著砂率的增高，混凝土強(qiáng)度先增高后降低，強(qiáng)度上雖然差別不是很大，但還是有規(guī)律可循，基本上為先增后減。這規(guī)律符合理論原理，因?yàn)樯奥试龃?，填充較完整，但是太大則降低了粗集料的骨架功能。表2及表3說(shuō)明砂率控制在41%、42%時(shí)機(jī)制砂混凝土的工作性能比較好且強(qiáng)度符合要求。河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內(nèi)摩擦力小，在混凝土中顆粒間嵌擠力較小，對(duì)水的需求量相對(duì)機(jī)制砂相對(duì)較小。而機(jī)制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中顆粒間嵌擠力較大。在相同的坍落度時(shí)，如使用較低的用水量，必然導(dǎo)致外加劑超摻，從而導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土流動(dòng)性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)上加水來(lái)降低粘度，導(dǎo)致預(yù)拌混凝土的質(zhì)量無(wú)法保證。因而，做機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不能過(guò)度的追求使用外加劑降低機(jī)制砂混凝土的單方用水量，機(jī)制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計(jì)的比河砂混凝土略大。3、機(jī)制砂混凝土與河砂混凝土對(duì)比2.機(jī)制砂與河砂對(duì)混凝土水膠比的影響通過(guò)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，同等坍落度時(shí)，機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度略高于河砂混凝土。通過(guò)與河砂對(duì)比，在同砂率下，河砂的和易性明顯高于機(jī)制砂，且和易性好，流動(dòng)性大，這主要是由于河砂的粒形較圓，且級(jí)配較為合理造成的。在水泥漿量一定的情況下，砂率在混凝土中主要影響和易性。在混凝土配制中存在最佳砂率，砂率過(guò)低導(dǎo)致混凝土漿體含量不足，使混凝土的和易性變差，砂率過(guò)大，使混凝土需水量增大，使混凝土拌和物干澀。在本次試驗(yàn)中，砂率對(duì)工作性的影