組合砂應(yīng)用技術(shù)研究

沈必文，顏曉燕

SHEN Biwen1，YAN Xiaoyan2(1.舟山豪舟混凝土預(yù)拌有限公司，浙江 舟山316000;2.舟山市大昌預(yù)拌混凝土有限公司，浙江 舟山316021)

隨著建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和國家對環(huán)境保護(hù)的日益加強(qiáng)，天然砂資源日趨緊張，優(yōu)質(zhì)天然砂數(shù)量越來越少，價格也不斷走高，以致嚴(yán)重制約了預(yù)拌混凝土行業(yè)的健康發(fā)展。

近年來，人工砂的使用比例逐年提高，但限于人工砂的生產(chǎn)工藝，普遍存在偏粗、顆粒級配不盡合理的問題，其單獨(dú)使用的效果并不十分理想。天然細(xì)砂盡管較易獲得，但單獨(dú)使用效果也不理想。

通過人工砂與天然細(xì)砂的組合，較好地解決了這些問題［1］，組合砂在較長一段時期內(nèi)將是預(yù)拌混凝土的主流用砂。

1 組合模式

組合砂的組合有兩種模式:一種是使用前完成(A 模式);另一種是在混凝土配料計量階段完成(B模式)。

根據(jù)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)(JGJ 52—2006)》［2］的定義，由天然砂與人工砂按一定比例組合而成的砂稱為混合砂。A 模式完全符合混合砂的定義，B 模式在攪拌前兩種砂互相獨(dú)立并不混合，稱之為組合砂更加貼合實際。

A 模式的檢驗、使用與傳統(tǒng)砂一致，堆場、料倉無需增加。B 模式則需單獨(dú)檢驗、單獨(dú)堆放、組合使用，對堆場、料倉數(shù)量要求較A 模式要高，檢驗也相對繁瑣，但B 模式最大的優(yōu)點(diǎn)就是實現(xiàn)了細(xì)集料細(xì)度模數(shù)的靈活可調(diào)，即實現(xiàn)了細(xì)集料性能的可設(shè)計性。

眾所周知，低強(qiáng)混凝土宜用細(xì)砂，高強(qiáng)混凝土宜用粗砂，預(yù)拌混凝土企業(yè)在一臺攪拌機(jī)上要生產(chǎn)不同等級的混凝土，使用天然砂或A 模式混合砂無法根據(jù)混凝土等級來調(diào)節(jié)細(xì)集料細(xì)度模數(shù)，而B 模式組合砂則可以完美實現(xiàn)，其優(yōu)勢是傳統(tǒng)模式無法實現(xiàn)的。

2 組合砂相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的計算

2.1 組合砂細(xì)度模數(shù)的計算

根據(jù)細(xì)度模數(shù)計算公式

已知粗砂1 的細(xì)度模數(shù)為μf1，細(xì)石含量β11;已知細(xì)砂2 的細(xì)度模數(shù)為μf2，細(xì)石含量β12;粗砂1 的組合比例為K，可以推導(dǎo)出組合砂的細(xì)度模數(shù)計算公式

當(dāng)β11、β12接近時，公式可簡化為:

2.2 組合比例的計算

當(dāng)采用B 模式時，我們往往希望有目的地設(shè)定細(xì)度模數(shù)，即根據(jù)目標(biāo)細(xì)度模數(shù)來求組合比例，

以上公式為理論推導(dǎo)公式，因此較為繁瑣，利用軟件計算時可采用。當(dāng)兩種砂細(xì)石含量不高且采用手工計算時可考慮簡化為下式，不難看出，按簡易公式求取的組合比例條件下組合砂的細(xì)度模數(shù)略小于目標(biāo)值，這個差值隨兩種砂的細(xì)石含量差值增大而增大。

2.3 組合砂級配區(qū)屬判斷

組合砂的級配區(qū)屬判斷可根據(jù)兩種砂的累計篩余按組合比例合并求取，既可以根據(jù)級配區(qū)數(shù)值判斷，也可以根據(jù)級配區(qū)屬用圖形判斷。

2.4 其他技術(shù)指標(biāo)

部分指標(biāo)如貝殼含量、泥含量、泥塊含量、氯離子含量等可以根據(jù)組合比例合并求取。部分指標(biāo)如壓碎值、孔隙率、堅固性等指標(biāo)可根據(jù)組合比例組合后實際測試求得。

3 實際應(yīng)用指南

B 模式的精髓是粗細(xì)砂獨(dú)立計量、組合使用來實現(xiàn)細(xì)集料的性能可調(diào)，細(xì)度模數(shù)區(qū)間的上/下限分別是粗、細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)。

根據(jù)目標(biāo)細(xì)度模數(shù)求取組合比例K，盡量使級配區(qū)屬在Ⅱ區(qū)并確保其他指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求［3］。根據(jù)混凝土等級的高低按低等級混凝土細(xì)度模數(shù)小、高等級混凝土細(xì)度模數(shù)大的原則設(shè)定組合比例K。

3.1 應(yīng)用實例

以舟山豪舟混凝土預(yù)拌有限公司近期用砂為例，人工砂、淡化海砂性能指標(biāo)見表1、表2，級配曲線參見圖1。

圖1 人工砂、淡化砂、組合砂篩分曲線

表1 累計篩余與細(xì)度模數(shù)

表2 其他指標(biāo)

從圖1 不難看出，這兩種砂均不理想，均不適合單獨(dú)使用。

現(xiàn)設(shè)定目標(biāo)細(xì)度模數(shù)2.40、2.60、2.80、3.00 四種組合砂，其組合比例、性能指標(biāo)見表3～5。級配曲線參見圖1。

表3 組合砂組合比例

表4 組合砂累計篩余與細(xì)度模數(shù)

表5 組合砂其他指標(biāo)

從數(shù)據(jù)和圖表可以看出，組合砂技術(shù)指標(biāo)良好，貝殼含量、氯離子較淡化海砂有較大幅度的降低，有利于保證沿海地區(qū)預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 組合砂應(yīng)用注意事項

與天然砂或A 模式混合砂一樣，應(yīng)對供應(yīng)商進(jìn)行優(yōu)選，從源頭上來保證砂質(zhì)量的穩(wěn)定性。盡管B模式組合砂理論上為細(xì)集料性能的控制提供了更多可能，但頻繁調(diào)整組合比例不利于組合砂性能的控制，也影響預(yù)拌混凝土的正常生產(chǎn)與質(zhì)量控制。

應(yīng)根據(jù)一種砂有目的地選擇合適的另一種砂，選擇原則是有較大的組合比例空間及組合砂性能的優(yōu)化并考慮價格因素。

在實際使用時，無論哪一種砂變化，都應(yīng)及時調(diào)整組合比例來確保組合砂性能的穩(wěn)定。

4 結(jié) 語

組合砂獨(dú)立檢驗、組合使用有效實現(xiàn)了預(yù)拌混凝土用細(xì)集料性能的靈活可調(diào)，可以根據(jù)預(yù)拌混凝土的要求來設(shè)定細(xì)集料性能，為預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制提供了更多的技術(shù)途徑。

人工砂與天然細(xì)砂組合使用，兩者互為補(bǔ)充，可以解決天然細(xì)砂、人工砂單獨(dú)使用的諸多弊?。?］，可以充分利用地方砂特別是細(xì)砂資源，在沿江、沿海等有細(xì)砂資源的地區(qū)有較大的推廣價值。

［1]沈必文，顏曉燕.談石屑在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用［J］.建材與裝飾，2011(3):208 -209.

［2]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 52—2006 普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［3]中國建筑科學(xué)研究院，浙江中聯(lián)建設(shè)集團(tuán)有限公司.JGJ 206—2010 海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［4]陳家瓏，周文娟.我國人工砂的發(fā)展問題探討［J］. 建筑技術(shù)，2007(11):849 -852.