機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

植 恒

廣東基礎(chǔ)新世紀(jì)混凝土有限公司

1 前言

近年來，隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，砂的用量正不斷攀升，天然砂被大量開采，導(dǎo)致我國可開采的天然砂資源日益枯竭。由于天然砂資源日益減少，機(jī)制砂作為一種新型建筑材料正持續(xù)進(jìn)入建材市場(chǎng)。機(jī)制砂是經(jīng)除土處理、由機(jī)械破碎、并篩分制成粒徑小于4.75mm、顆粒級(jí)配穩(wěn)定、可調(diào)的巖礦顆粒，但軟質(zhì)、風(fēng)化顆粒除外。機(jī)制砂的原材料中可加入礦物廢渣、建筑垃圾，減少了固體廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染，此外，機(jī)制砂還可利用豐富的巖石資源，實(shí)現(xiàn)資源合理優(yōu)化配置，降低工程成本，值得被大范圍推廣應(yīng)用。

2 機(jī)制砂的特點(diǎn)

機(jī)制砂作為天然砂的替代品，它具備混凝土用砂的一些特性，但與天然砂有本質(zhì)的區(qū)別，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，機(jī)制砂粒形多變且不規(guī)則，表面不夠細(xì)滑，顆粒粗糙，棱角多，有利于與混凝土或砂漿等砂制品中其他有效成分的緊密結(jié)合，提高成品的強(qiáng)度。第二，機(jī)制砂的顆粒粗細(xì)和級(jí)配都是可以隨時(shí)調(diào)整和改進(jìn)，以滿足混凝土用砂的要求。第三，機(jī)制砂可嚴(yán)格控制砂中有害的泥土含量，還可添加對(duì)對(duì)混凝土有益的石粉，改善天然砂中泥土超標(biāo)導(dǎo)致混凝土和易性差的狀況。機(jī)制砂在我國得到迅速發(fā)展，國家還出具了機(jī)制砂標(biāo)準(zhǔn)，各省市紛紛以國標(biāo)為依據(jù)制定了機(jī)制砂的地方標(biāo)準(zhǔn)，建筑、交通等行業(yè)也增加和修訂了關(guān)于機(jī)制砂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國建筑用砂大部分以機(jī)制砂為主。據(jù)現(xiàn)有的建筑數(shù)據(jù)顯示，機(jī)制砂已經(jīng)可配制出設(shè)計(jì)強(qiáng)度從C10～C70 的機(jī)制砂混凝土，配制出跨度達(dá)64m 的預(yù)應(yīng)力混凝土梁。據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室機(jī)制砂混凝土方面數(shù)據(jù)顯示，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C100的機(jī)制砂混凝土90d實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到155MPa。

3 機(jī)制砂的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)混凝土的影響分析

混凝土是現(xiàn)今最大宗的建筑原材料，混凝土年產(chǎn)量已經(jīng)超過40億立方米，龐大的混凝土生產(chǎn)需要大量的砂石原材料。業(yè)內(nèi)人盡皆知，我國的砂、石質(zhì)量普遍較差，天然砂石不斷被開采，優(yōu)質(zhì)天然砂石日益匱乏，砂石粒徑越來越不能滿足工程建設(shè)的需要，機(jī)制砂順勢(shì)而生。然而，機(jī)制砂生產(chǎn)的砂石含量質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)設(shè)備落后，生產(chǎn)速度跟不上建設(shè)速度，再加上混凝土生產(chǎn)企業(yè)管理人員認(rèn)為水泥是影響混凝土質(zhì)量的根本，控制住水泥質(zhì)量就能控制住混凝土質(zhì)量，普遍重水泥等主要膠凝材料，輕砂石，其實(shí)，混凝土中砂石質(zhì)量占70%左右，是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。機(jī)制砂已廣泛應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)中，但在應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

3.1 顆粒級(jí)配

砂的粗細(xì)是指砂的粒徑大小，砂粒徑過大配成的混凝土，其拌和物的和易性不好控制，砂粒徑過小配成的混凝土，其強(qiáng)度會(huì)顯著降低。砂的級(jí)配，是指砂中不同粒徑顆粒的搭配分布情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由膠凝材料漿體所填充的，如果砂的自然級(jí)配不合適，砂之間的空隙較大，導(dǎo)致凝膠材料用量攀升，混凝土性能方面也會(huì)大打折扣。

3.2 含泥量

泥常包裹在砂粒的表面，阻礙砂與水泥石之間的黏結(jié)，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度大大降低，此外，泥的吸水性比砂強(qiáng)，拌和用水明顯增加，泥的比表面積大，拌和后流動(dòng)性差，泥吸水后硬度剛度都不夠，耐久性也不強(qiáng)，泥含量多時(shí)會(huì)大大增加水泥用量，且還會(huì)引發(fā)混凝土的干縮與徐變。砂子含泥對(duì)混凝體的強(qiáng)度影響很大，那是因?yàn)槟噘|(zhì)組分沒有砂石本身的硬度，也不能象水泥一樣遇水硬化，只能給混凝土帶來一定數(shù)量的孔隙和空洞，增加了混凝土的空隙率，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。砂子含泥對(duì)混凝土外加劑也有一定的影響。砂子中泥質(zhì)組分與混凝土膠凝材料具有一樣的吸水性能，而在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有把泥質(zhì)組分的吸水問題考慮進(jìn)去，因此，外加劑的推薦摻量已經(jīng)不能保證混凝土的流動(dòng)性。為了實(shí)現(xiàn)混凝土預(yù)拌合物的流動(dòng)性能，必須得增加凝膠材料中外加劑的實(shí)際添量，但由于含泥量、泥土吸水性能的不確定性，外加劑的摻量無法準(zhǔn)確定量，以致混凝土的最佳效果無法保證。此外，砂子含泥對(duì)砂率影響也大，滿足不了混凝土用砂的要求。混凝土配比設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮泥土的數(shù)量問題，因此，砂子的實(shí)際摻量小于推薦摻量，混凝土預(yù)拌合物的實(shí)際砂率偏小，導(dǎo)致混凝土中漿體對(duì)石子的包裹性變差。含泥過多的砂子根本不能成為混凝土的合格原材料。總之，混凝土用砂含泥量應(yīng)該控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，國標(biāo)GB/T 14684《建設(shè)用砂》對(duì)含泥量和泥塊含量按混凝土用砂等級(jí)進(jìn)行了明確規(guī)定，一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也紛紛就混凝土用砂中含泥量與泥塊含量做了細(xì)化。

3.3 含水量

機(jī)制砂的合理含水量為7%±1%，如砂中含水量超標(biāo)，多余水分會(huì)導(dǎo)致砂子出現(xiàn)容脹現(xiàn)象，在混凝土配合比設(shè)計(jì)或?qū)嶋H生產(chǎn)中，并沒有考慮這些多余水分的問題，混凝土預(yù)拌混合時(shí)還是參考配合比推薦摻水量執(zhí)行，以致混凝土拌合物出現(xiàn)離析滲水現(xiàn)象，工作性能變差。除此之外，砂子含水超標(biāo)對(duì)混凝土預(yù)拌合物的其他成分也有影響，比如，過多水分可使外加劑被稀釋，混凝土凝固后由于這些水分蒸發(fā)，外加劑會(huì)隨水分揮發(fā)掉部分，致使外加劑的有效摻量減低，混凝土拌合物的流動(dòng)性變差。

3.4 有害物質(zhì)

砂中一些有害物質(zhì)或多或少會(huì)影響混凝土的性能，比如稻草、樹根、樹葉、根莖、塑料、爐渣、煤渣等雜物會(huì)增加混凝土的空隙，降低混凝土的強(qiáng)度。砂中云母含量會(huì)大大降低混凝土的抗凍、抗?jié)B能力，砂中硫酸鹽或硫化物會(huì)大大降低混凝土的耐久性。

3.5 活性氧化硅

活性氧化硅也是混凝土用砂的重要技術(shù)指標(biāo)，它們不僅會(huì)與骨料中堿性物質(zhì)反應(yīng)，還會(huì)外加劑中的鉀、鈉離子反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的性能受損，因此，混凝土用砂必須專門對(duì)活性氧化硅含量進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)活性氧化硅含量及時(shí)采取一些補(bǔ)救措施，比如，可使用含堿量小的水泥，采用能抑制活性氧化硅反應(yīng)的摻和料。

3.6 堅(jiān)固性

砂的堅(jiān)固性是指砂自身在外力作用下抵抗破壞的能力，砂堅(jiān)固性質(zhì)量損失率過高的話，其配制出的混凝土抗疲勞、耐磨、抗沖擊、抗腐蝕、抗高溫、抗高濕的能力就會(huì)大大減弱。

綜上所述，在制備混凝土拌合物時(shí)，適宜選用級(jí)配良好、堅(jiān)固性好、雜質(zhì)含量低、有害物質(zhì)少的機(jī)制砂，以保證混凝土強(qiáng)度。

4 改善混凝土用砂質(zhì)量的措施

4.1 嚴(yán)格控制機(jī)制砂質(zhì)量

機(jī)制砂的原材料、加工設(shè)備、加工工藝存在一定的差異，其顆粒級(jí)配、粗細(xì)、性狀、石粉含量等均有很大的差別，如果也簡(jiǎn)單和湊合使用就會(huì)產(chǎn)生不同的效果。由于機(jī)制砂質(zhì)量指標(biāo)區(qū)別較大，機(jī)制砂應(yīng)用過程中存在很多問題。首先，我們需要嚴(yán)格按照國家現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。其次，機(jī)制砂的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)需要按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。最后，應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配原理生產(chǎn)出高品質(zhì)的機(jī)制砂。

4.2 保證機(jī)制砂顆粒級(jí)配合理

前文中提到顆粒級(jí)配良好的機(jī)制砂配制混凝土需水量小，和易性好。目前，我國利用石屑制成的人工砂很多，只要生產(chǎn)工藝夠先進(jìn)，嚴(yán)格控制機(jī)制砂的多項(xiàng)指標(biāo)，生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的機(jī)制砂，對(duì)于那些級(jí)配不合適，堅(jiān)決不能遷就使用。要想達(dá)到混凝土用砂的技術(shù)要求，首先就得嚴(yán)格按照規(guī)定走，摒棄那些不合格的機(jī)制砂，其次，嚴(yán)格控制機(jī)制砂生產(chǎn)工藝，保證機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)合格，顆粒級(jí)配合理，石粉用量適中。否則，就很難保證其使用效果。

4.3 正確認(rèn)識(shí)和使用石粉

一些機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)，為了使機(jī)制砂賣相可觀，迎合客戶的審美，私自減少石粉的使用，其實(shí)這方法是行不通的，要知道石粉在機(jī)制砂的生產(chǎn)中是不可避免的。許多工程實(shí)例告訴我們，合理的石粉含量對(duì)不同強(qiáng)度要求的混凝土都能起到有益的作用。因此，首先要正確認(rèn)識(shí)到石粉添加的重要性，熟知石粉在混凝土中所起的作用。其次，嚴(yán)格按照國標(biāo)指標(biāo)添加石粉含量，合理控制石粉的添加量。最后，重視對(duì)石粉中亞甲藍(lán)MB 值的測(cè)試，保證石粉效果最佳。

4.4 定期對(duì)機(jī)制砂庫房除濕

機(jī)制砂在儲(chǔ)存中，其內(nèi)部一些吸水成分會(huì)或多或少吸收空氣的水分，導(dǎo)致機(jī)制砂各部分含水量不一致，給混凝土設(shè)計(jì)配比帶來困難。針對(duì)該問題，我們應(yīng)在庫房配置除濕設(shè)備，或在生產(chǎn)工序中增加含水率控制工序，確保機(jī)制砂的水分含量能控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，最好是穩(wěn)定可控，保證機(jī)制砂含水率均勻，防止機(jī)制砂離析滲水。

4.5 定期檢測(cè)砂的技術(shù)指標(biāo)

機(jī)制砂使用方驗(yàn)收時(shí)應(yīng)至少進(jìn)行顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量等主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試，當(dāng)砂的進(jìn)料量大時(shí)，應(yīng)分批進(jìn)行測(cè)試。砂在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中，應(yīng)防止混入雜質(zhì)，并應(yīng)按砂的規(guī)格和品質(zhì)分別堆放。

5 總結(jié)

混凝土是建筑行業(yè)的一個(gè)主材，混凝土拌合物的質(zhì)量很關(guān)鍵，砂石中主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)混凝土拌合物影響很大，為了減弱砂石對(duì)混凝土拌合物的影響，我們可以采取嚴(yán)格控制機(jī)制砂質(zhì)量、保證機(jī)制砂顆粒級(jí)配合理、正確認(rèn)識(shí)和使用石粉、定期對(duì)機(jī)制砂庫房除濕、定期檢測(cè)砂的技術(shù)指標(biāo)等措施來確保砂的質(zhì)量，以滿足混凝土用砂的要求。