機制砂對混凝土性能的影響

1、論機制砂對混凝土性能的影響面對天然砂價格不斷上漲帶來的成本壓力，在資源有限和環(huán)境 保護的雙重因素下，用機制砂作為細集料將是今后混疑土工程發(fā)展的 主要方向。于是通過大量的試驗，經(jīng)過混凝土各項測試，在試驗結(jié)果 均能滿足普通混凝土設(shè)計規(guī)程的情況下， 公司決定購置生產(chǎn)設(shè)備自己 生產(chǎn)機制砂。從剛開始時的不斷調(diào)整，到如今穩(wěn)定的生產(chǎn)運營，對機 制砂有了一些了解?，F(xiàn)將一些使用心得記錄下來，供同行參考。機制砂俗稱人工砂，巖石經(jīng)除土開采、機械破碎、篩分而成的， 公稱粒徑小于5mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)、風化的顆粒。由于 各地機制砂的料源、生產(chǎn)設(shè)備和工藝不盡相同，導(dǎo)致生產(chǎn)出的機制砂 在化學成分、顆粒形狀、表面結(jié)構(gòu)

2、、顆粒級配以及石粉含量等性能方 面與天然河砂都大不相同。本單位使用的機制砂是開采碎石后，經(jīng)篩分大于 5mm的顆粒二 次破碎篩分制成，分為小于 5mm且大于2.5mm的粗顆粒和小于 2.5mm的細顆粒，經(jīng)試驗調(diào)整級配后細度模數(shù)在 2.83.0之間，亞甲 藍0.50.7,石粉含量15%。具體篩分數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)試驗，機制砂的各項指標均符合 JGJ52-2006普通混凝土用 砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準和JGJ/T2412011人工砂混凝土應(yīng)用 技術(shù)規(guī)范。1機制砂對混凝土工作性的影響相較于天然河砂而言，機制砂是由巖石破碎而成，具顆粒表面粗 糙、多棱角，且顆粒級配較差，大于 2.36mm和小于0.15mm的

3、顆粒 較多，而0.31.18mm之間的顆粒較少。配制混凝土時，致使混凝土 和易性差，不易施工，拌合時需要更多的漿體材料來包裹與填充。在 不摻天然砂來調(diào)整顆粒級配的情況下， 可加大機制砂的用量，提高砂 率來改善混凝土的和易性。石粉含量是影響坍落度的重要指標，石粉 含量太低（小于5%）時，混凝土的和易性、保水性較差。當石粉含 量控制在10%15%時，可提高少許或不加大膠凝材料用量， 配制出 來的混凝土和易性等各項指標也能滿足施工要求。對混凝土強度的影 響不是很大，和易性也很好。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、膠材用量、砂率等 參數(shù)，還需要根據(jù)工程部位

4、進行區(qū)別對待。一般認為，細度模數(shù)以控 制在2.83.2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0.075mm 的細粉過多，需水量增大，混凝土強度降低，水泥用量增加。表2為混凝土的工作性能檢測結(jié)果。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機制砂對混凝土的用水量和外加劑的影響在水膠比相同的條件下，機制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝 土。由于機制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞，表面粗糙棱角多

5、，比表 面積大，且含有10%左右的石粉，吸附了更多的水，坍落度減小。相 同條件下，配制相同坍落度的混凝土，機制砂比天然河砂需水量增加 1020kg/m3,有時可高達25kg以上。但正是由于機制砂表面粗糙， 粘結(jié)力大于河砂，即使水膠比提高 0.03%0.05%,強度也不會低于 河砂配制的混凝土。因機制砂配制的混凝土需水量大，建議使用減水劑一定要優(yōu)選一 等品，并且減水率大于25%的減水劑。外加劑應(yīng)選用減水率高、坍落 度損失小，適量引氣，能明顯改善或提高耐久性且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。 外加劑與水泥之間應(yīng)有良好的相容性。比如聚竣酸減水劑。目前，聚 竣酸減水劑是配制機制砂混凝土最好的選擇，因其減水率高，用于混

6、凝土中混凝土的坍落度損失小，并能提高混凝土的強度及耐久性，減 水率一般都能達到25%以上，能大幅降低機制砂混凝土的用水量， 提 高混凝土的坍落度。表3為混凝土工作性能與用水量的關(guān)系。在使用時也要注意以下事項：減水劑的濃度以及攪拌時間。減水 劑濃度要適中，不能太小，否則在攪拌時混凝土不易拌勻；實際用水 量和外加劑偏大，在到達現(xiàn)場后會有坍落度返大、 離析或者泌水的現(xiàn) 象。經(jīng)過大量攪拌生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)摻量在 2.5%2.8%時較為合適。另外 攪拌時間也不能太短，因機制砂混凝土石粉大、膠材多，攪拌時間應(yīng) 較天然砂混凝土適當延長，具體延長時間根據(jù)強度等級而定，讓攪拌 機將混凝土充分攪拌均勻。另外也要注意緩凝劑

7、和保塑劑的用量。 機制砂配制的混凝土保塑緩凝成分用量要比天然砂配制的保塑緩凝成分高出20%30%,坍落度損失也較天然砂配制的混凝土大。但是緩凝組分加多了會影響混凝 土的凝結(jié)時間以及強度，在實際生產(chǎn)中要多做試驗，找到適合自己的 保塑緩凝組分最佳用量。不要因此產(chǎn)生不必要的質(zhì)量糾紛。3機制砂對混凝土強度的影響前文說過，機制砂混凝土的水膠比和用水量較天然砂混凝土的水 膠比和用水量都有所增加，但是強度卻不會降低反而還會有所提高。 這是因為機制砂表面粗糙、多棱角且尖銳，粘結(jié)力遠大于河砂。另外, 機制砂中大量的石粉填充了骨料空隙， 使混凝土內(nèi)部更加密實，這也 符合混凝土越密實，強度越高的理論。對于混凝土強度

8、來說，也有一 個最佳石粉含量，介于10%20%之間。超過這個值，混凝土抗壓強 度便會降低。也就是說，常規(guī)的石粉含量（ 5%20%）不會對混凝 土的抗壓強度產(chǎn)生不利影響。在實際使用過程中，強度低于C25等級的貧混凝土用石粉大于 15%的機制砂反而對混凝土的和易性和粘 聚性有利，強度有所增加。大于等于 C25小于C45等級的混凝土石 粉含量，石粉含量宜控制在10%15%之間，過低則混凝土和易性不 好，容易泌水，過高則混凝土粘聚性增加，泵送和施工困難。機制砂中含有5%20%的石粉，宜作為改善普通中低強度特別 是泵送中低強度機制砂混凝土和易性的手段， 配制的混凝土強度等級 越低，其流動性越大，機制砂石

9、粉含量宜控制越高。機制砂中石粉含量在 5%20%之間，普通混凝土及高強度泵送 混凝土均可采用機制砂配制，在嚴格控制原材料質(zhì)量和嚴格按照配合比施工的前提下，配制的機制砂混凝土可以保證混凝土的和易性、流 動性、可泵性、強度等性能。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和比對，機制砂混凝土的強度要比天然砂和混合砂 的強度都要高，具體大約為：3d約提高30%左右，7d約提高20%左 右，28d約提高10%左右，60d和90d也有不同程度的提高。機制砂 混凝土早期強度控制，在實際生產(chǎn)中3d約為標準抗壓值的60%70%, 7d約為標準抗壓值的85%100%, 28d在120%135%之間。 見表4?；炷猎缙趶姸鹊奶岣卟⒉挥绊懟炷?/p>

10、土性能，相反還能達到工程 施工速度快，過早拆模帶來的一些弊端。4機制砂對混凝土耐久性的影響由于原材品種和品質(zhì)的不同，應(yīng)對機制砂混凝土做耐久性試驗， 如安定性和抗?jié)B、抗凍的試驗。筆者采用凈漿試餅、膠砂膠條和混凝 土試塊相結(jié)合，對機制砂混凝土做了相關(guān)試驗。試驗結(jié)果均能滿足普 通混凝土有關(guān)要求。具體見表 5。以上試驗均經(jīng)過沸水沸煮，沸煮試驗時間不低于100小時，浸泡 時間長達10個月，均無發(fā)現(xiàn)對比試樣有明顯差異。由于大量的石粉填充，使得混凝土的致密性進一步提高。混凝土 越密實，抗?jié)B抗凍性越好。有研究者認為機制砂中的石粉只是惰性填 充料，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

11、粘結(jié)；而有人則認為石灰?guī)r（主要成分為CaCO3）石粉是具有活性的。石粉能加速C3s的水化，并與C3A、C4AF反應(yīng)生成結(jié)晶水化物，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。 綜合已有的試驗結(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，機制砂與天然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，機制砂配制出的混凝土在抗凍性、 抗?jié)B性、抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕及抗碳化性能方面都優(yōu)于天然 砂混凝土。5結(jié)語走可持續(xù)發(fā)展道路，建設(shè)綠色生態(tài)環(huán)境，是我