淺析機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

段樹生

（貴州平福建材有限公司，貴州 562400）

淺析機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

段樹生

（貴州平福建材有限公司，貴州 562400）

本文介紹了水洗制砂、碎石制砂和機(jī)制山砂這三種機(jī)制砂的成型工藝、特點(diǎn)，及其對(duì)混凝土的影響和改善方案。筆者將總結(jié)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)并與大家分享，以便于機(jī)制砂在混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用。

機(jī)制砂；混凝土；應(yīng)用

0 概述

機(jī)制砂在傳統(tǒng)觀念中被誤認(rèn)為是采石破碎留下的粉塵廢料，機(jī)制砂中石粉的主要成份是 CaCO3，石粉的填充效應(yīng)不但可以提升混凝土的密實(shí)性，還可以增加混凝土拌合物的粘聚性，以減少混凝土拌合物的離析概率及膠材少、料散等問題。當(dāng)機(jī)制砂被洗除粉塵后，其顆粒級(jí)配更容易滿足級(jí)配應(yīng)用需求。

由于開采等多方原因，機(jī)制砂又分為水洗制砂（開采過程中用水清洗其石粉和泥粉后的產(chǎn)物，通常在湖南、湖北等水資源豐富的地區(qū)應(yīng)用）、碎石制砂（由石子二次破碎形成）與機(jī)制山砂（為節(jié)省開采成本或條件限制，未對(duì)泥粉另處理過的機(jī)砂）。下面就水洗制砂、碎石制砂、機(jī)制山砂，分別列出筆者在使用過程中遇到的問題及解決方法。

1 水洗制砂

水洗制砂是在生產(chǎn)后被水二次清洗除粉/泥的產(chǎn)品。水洗制砂的特點(diǎn)如下：

（1）含水變化大。由于砂自身飽和水份，在使用過程中容易出現(xiàn)因含水波動(dòng)造成的質(zhì)量不穩(wěn)定。因此生產(chǎn)混凝土拌合物時(shí)應(yīng)密切關(guān)注其出機(jī)狀態(tài)，控制外加劑用量及用水量，避免拌合物離析。

（2）棱角明顯，表面粗糙而使混凝土流動(dòng)性不足，由此給泵送和施工增加了相應(yīng)的困難。因此在水洗機(jī)砂混凝土配制過程中宜適當(dāng)增加摻合料或砂率以補(bǔ)償粘性不足出現(xiàn)的塑性差問題。

（3）顆粒級(jí)配。在筆者剛使用水洗制砂時(shí)曾對(duì)隨機(jī)抽樣 1 周入庫的 7 份樣品進(jìn)行檢驗(yàn)（見圖 1）。平均細(xì)度模數(shù) 2.9。其中 0.63mm 和 0.315mm 篩余總量偏少，分別為 39.76%、38.15%、40.23%、35.83%、33.43%、36.87% 和 37.98%。通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)其中篩余量隨制砂所用原石的不同而發(fā)生變化。同水灰比的 7組水洗制砂與 2 組河砂試驗(yàn)顯示（見圖 1），拌合物狀態(tài)隨機(jī)制砂規(guī)格發(fā)生變化，第 3 組試件粘聚性和流動(dòng)性明顯優(yōu)于第 5 組試件，兩組河砂試件流動(dòng)性最好。

圖 1 水洗制砂抽樣試驗(yàn)原始記錄

2 碎石制砂

2.1 碎石制砂工藝

碎石制砂是由于受資源限制，為減少對(duì)環(huán)境的污染，在毛石除泥/石粉后，由碎石二次破碎形成。

2.2 碎石制砂特點(diǎn)

（1）顆粒粗糙、棱角多、含石粉，配制混凝土?xí)r間接影響混凝土拌合物的可塑性，并有增加裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。石粉會(huì)吸附少量的水份和外加劑。因此在使用過程中需密切關(guān)注拌合物可塑性變化，同時(shí)還應(yīng)預(yù)防混凝土構(gòu)件裂縫問題。

改善方法：

1）調(diào)整機(jī)制砂顆粒規(guī)格來平衡制砂過程中石粉在砂中的占比。

2）在外加劑中適量添加引氣成份和助流成份來調(diào)整流動(dòng)性。

3）適當(dāng)增加用水量及外加劑用量來補(bǔ)充被石粉吸收部分，且注意緩凝劑成份及比例。

4）以調(diào)整砂率達(dá)到最佳來補(bǔ)充其本身粗糙、阻力大的問題。

（2）碎石制砂過程中產(chǎn)生的少量石粉可以增加拌合物的粘聚性，以減少混凝土的離析概率及膠材少、料散等問題，還有利于施工找平與二次抹面。同時(shí)石粉的填充效應(yīng)還可以提升混凝土的密實(shí)性。

筆者用碎石制砂（含石粉 10%）與河砂（含泥1.8%）同水膠比條件下各做了 10 組對(duì)比試驗(yàn)，28天標(biāo)養(yǎng)試件試壓結(jié)果顯示，碎石制砂的強(qiáng)度均值為44.2MPa，河砂強(qiáng)度均值為 42.7MPa。碎石制砂強(qiáng)調(diào)度比河砂高 3.5%。

（3）吸水性：由于制砂生產(chǎn)過程中沒有第二水份的滲入，會(huì)產(chǎn)生少量石粉，其單方用水量大于水洗制砂與河砂，在攪拌過程中由于拌合時(shí)間短其顆粒不能完全飽和水份，在運(yùn)輸過程中石粉會(huì)吸取部分水與外加劑。因此容易出現(xiàn)到施工現(xiàn)場(chǎng)偏干現(xiàn)象。致使其工作性能降低。

改善方案：

1）檢測(cè)對(duì)比其吸水與外加劑吸附性，適量增加生產(chǎn)用水量和外加劑摻量。

2）調(diào)整機(jī)制砂的生產(chǎn)規(guī)格，增大細(xì)度模數(shù)以平衡其石粉比例，減少石粉對(duì)外加劑的吸附量。

（4）收縮（易開裂）：由于石粉偏細(xì)致使整體收縮應(yīng)力增加。因此在混凝土澆筑過程中，以督導(dǎo)規(guī)范施工來幫助減少收縮裂縫產(chǎn)生概率。

常見表面失水性裂縫：

1）其產(chǎn)生原因與特點(diǎn)是混凝土保塑性能要求高，因此通常選擇調(diào)整混凝土保坍與凝時(shí)來保持混凝土的這一工作性。且石粉本身吸水就容易出現(xiàn)表面假凝（表面失水起皮），當(dāng)混凝土真正凝固時(shí)假凝部分被收縮拉口而出現(xiàn)開裂。

2）施工單位為省工省力通常采用一次成型方法且養(yǎng)護(hù)未及時(shí)到位而增加裂縫形成概率。

3）形成時(shí)間通常在混凝土澆筑 4～6 小時(shí)左右終凝前出現(xiàn)微裂紋，日照風(fēng)干天氣建筑結(jié)構(gòu)更明顯，形成時(shí)間更短。

4）裂縫補(bǔ)救不及時(shí)多數(shù)為貫穿結(jié)構(gòu)。

控制措施：

（1）調(diào)整拌合物外加劑緩凝成份在混凝土中占比及混凝土凝結(jié)成份的選配。

（2）督促施工單位按 GB 50204—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》施工，及時(shí)覆膜養(yǎng)護(hù)（也可選擇二次模面或初凝澆水辦法，此方法對(duì)混凝土凝時(shí)把握要求很高）。

（3）避免混凝土等待時(shí)間過長(zhǎng)而二次流化問題。

3 機(jī)制山砂

原石破碎時(shí)為了節(jié)省開采成本與提高產(chǎn)量，也會(huì)有受地理位置影響等原因而未先剔除泥/石粉。其泥/石粉含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)要求，其 MB 值通常大于 1.4，因此在使用過程中極易出現(xiàn)大吸水性、大收縮（易開裂）、高粘度（流動(dòng)性差）。因此也有人稱“山砂”。用其制備的混凝土具有以下的特點(diǎn)：

（1）大吸水性：由于制砂生產(chǎn)過程中其中泥/石粉占比高而細(xì)，其單方用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碎石制砂、水洗機(jī)砂與河砂，然而攪拌過程中由于拌合時(shí)間短其顆粒不能完全飽和水份，因此很容易出現(xiàn)到施工現(xiàn)場(chǎng)過于干粘的現(xiàn)像。同樣泥/石粉在吸取部份水與外加劑后，不但造成外加劑與水用量不足，同時(shí)由于自身體積膨脹，其工作性能速降。改善方案類同于碎石制砂。

（2）大收縮（易開裂）：由于泥/石粉含量大，整體收縮應(yīng)力增加。因此在使用過程中應(yīng)控制其收縮裂縫。同時(shí)由于漿體增加和泥/石粉本身吸水，因此更需要施工時(shí)注意表面失水性裂縫的產(chǎn)生。表面失水性裂縫產(chǎn)生原因及特點(diǎn)基本相同于碎石制砂，且更容易形成和難控制。

（3）粘度高、粗糙、流動(dòng)性差。由于粉含量偏大，泥/石粉吸水后會(huì)產(chǎn)生少許膨脹，混凝土粘稠度增高出現(xiàn)塑性不足，顆粒多棱角流動(dòng)性降低，給施工、泵送增加了相應(yīng)的不便。因此使用時(shí)需提高混凝土的工作性能。

改善方法：

1）調(diào)整砂率來保持拌合的可泵性。

2）調(diào)整機(jī)制砂顆粒規(guī)格來平衡泥/石粉在砂中的占比。

3）在外加劑中添加引氣成份和助流成份來擴(kuò)大拌合物的流動(dòng)性。

4）適調(diào)用水量及外加劑用量來補(bǔ)償泥粉對(duì)其的吸附（且注意緩凝劑成份及比例）。

（4）強(qiáng)度偏低：由于在制砂過程中毛料夾帶入的泥土未先剔除。因而直接影響到水泥的膠結(jié)力。筆者用機(jī)制山砂（泥/石粉含量 13%）與河砂（含泥 2.4%）同水膠比條件下各做了 15 組對(duì)比試驗(yàn)，28 天標(biāo)養(yǎng)件試壓結(jié)果顯示，機(jī)制山砂的強(qiáng)度均值為 34.3MPa，河砂強(qiáng)度均值為 37.9MPa。機(jī)制山砂強(qiáng)度低于河砂 9.4%。

混凝土是材料填充密實(shí)的整體，也并非石子越多強(qiáng)度越高，而級(jí)配越合理、密實(shí)性越高、材料越好、水膠比最佳的配合比為上。眾所周知影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，而機(jī)制砂合理的應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)也能提升混凝土的品質(zhì)，同時(shí)有效地保護(hù)了我們的生活環(huán)境。

4 結(jié)語

機(jī)制砂質(zhì)量與混凝土質(zhì)量息息相關(guān)，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中需嚴(yán)控原材料入場(chǎng)質(zhì)量，多檢驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)參數(shù)制定相對(duì)應(yīng)的配合比，以有效數(shù)據(jù)主導(dǎo)混凝土生產(chǎn)。

段樹生，男，負(fù)責(zé)攪拌站任技術(shù)管理七年多，使用機(jī)制砂 6 年，對(duì)混凝土配合比優(yōu)化、機(jī)制砂應(yīng)用、外加劑復(fù)配、生產(chǎn)管控有豐的臨場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。

［通訊地址］貴州省黔西南布依族苗族自治州興義市魯屯鎮(zhèn)義龍大道（562400）