機制砂使用過程中遇到的問題探討

龐英會 孟凱

摘?要：根據(jù)不同材性機制砂使用過程中遇到的問題，通過試驗分析了不同材性機制砂對聚羧酸減水劑的吸附原因，認(rèn)為機制砂的顆粒形貌、級配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量以及含泥量對砂漿、混凝土性能有影響，但不同材性的機制砂同樣對砂漿、混凝土性能有影響。

關(guān)鍵詞：機制砂;材性;含泥量

文章編號：2095-4085（2020）08-0050-03

1?前言

中國基礎(chǔ)建設(shè)經(jīng)過近20年的飛速發(fā)展，創(chuàng)造了中國建設(shè)速度的神話，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高生活質(zhì)量方面做出了重大貢獻(xiàn)，但同時對自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成的破壞同樣不可小覷，當(dāng)前國家已經(jīng)認(rèn)識到必須加強環(huán)境保護(hù)的重要性，提出了綠水青山就是金山銀山的生態(tài)文明思想。

河沙作為建材行業(yè)的大宗建筑材料，隨著環(huán)境保護(hù)的加強和基礎(chǔ)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，河道開采受到限制，天然砂的市場供應(yīng)量逐步減少，混凝土行業(yè)細(xì)骨料逐漸向機制砂方向發(fā)展。近幾年，國家出臺一系列的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)意見指導(dǎo)機制砂的生產(chǎn)和使用，由于國家政策的干預(yù)和高利潤的追求，國內(nèi)各大建材集團(tuán)紛紛建立自己的機制砂生產(chǎn)線，機制砂逐漸代替了河沙的使用。

在機制砂的使用過程中，廣大科研機構(gòu)和從業(yè)者對機制砂的生產(chǎn)、使用做了大量的研究，指導(dǎo)了機制砂的正確使用。聚羧酸高性能減水劑分子設(shè)計可調(diào)，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，在配制高性能混凝土方面具有普通減水劑不可比擬的優(yōu)勢，所以在混凝土外加劑使用中占比越來越高，但聚羧酸高性能減水劑缺點是對骨料中的含泥量比較敏感，適應(yīng)性不如普通減水劑。

各地機制砂的材質(zhì)、顆粒分布、顆粒形貌、含泥量及石粉含量的差異性對聚羧酸減水劑的應(yīng)用提出了更高的要求。目前機制砂與聚羧酸減水劑的研究主要集中在砂的顆粒形貌、級配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量以及含泥量對混凝土性能的影響，其中機制砂顆粒形貌、含泥量和石粉含量是區(qū)別于河沙的重要指標(biāo)，也是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同的影響混凝土性能的重要因素。筆者在機制砂的使用過程中發(fā)現(xiàn)，機制砂的材質(zhì)巖性對混凝土的性能也有重要影響，此處僅就發(fā)現(xiàn)的問題，通過試驗，提出簡單分析。

2?試驗內(nèi)容

2.1?原材料

2.1.1?水泥、粉煤灰

試驗采用泰山中聯(lián)P.O42.5水泥，鄒縣電廠Ⅱ粉煤灰，其化學(xué)成分如表1，其物理性能指標(biāo)如表2、表3。

2.1.2?機制砂

試驗采用臨沂平邑產(chǎn)石灰?guī)r機制砂和頁巖機制砂。

2.1.3?減水劑

采用山東惠邦建材科技股份有限公司生產(chǎn)的HB-JS01型聚羧酸高性能減水劑，減水劑摻量2.0%性能指標(biāo)如表4所示。

2.2?試驗方法

按照GBT 14684-2011《建設(shè)用砂》對機制砂進(jìn)行檢驗。根據(jù)GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測試方法》，測試兩種機制砂的流動性能，通過改變減水劑用量，保證膠砂流動度達(dá)到240±5mm。依據(jù)GB/T 17671-1999<《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》檢驗?zāi)z砂強度。

3?結(jié)果與討論

按照GBT 14684-2011《建設(shè)用砂》對機制砂進(jìn)行檢驗，其篩分級配和亞甲基藍(lán)值如表5和圖1。

由表5和圖1可知，兩種機制砂細(xì)度模數(shù)、顆粒級配基本一致，都屬于1區(qū)下限的粗砂，石灰石巖機制砂粗顆粒粒形比頁巖機制砂要好。石灰石巖機制砂石粉含量在13%左右，頁巖機制砂石粉含量在9%左右。區(qū)別較大的是石灰石巖機制砂MB值為0.3，頁巖機制砂MB值為1.8，說明頁巖機制砂中含泥量比石灰?guī)r機制砂含泥量大。通過現(xiàn)場考察，頁巖夾層中夾雜泥塊，破碎后導(dǎo)致頁巖機制砂中含泥量較高。

根據(jù)GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測試方法》，對兩種機制砂做膠砂流動度試驗，發(fā)現(xiàn)要達(dá)到相同的流動度，頁巖機制砂需要的減水劑的量為石灰石機制砂的1.5倍左右，同時頁巖機制砂砂漿的和易性較差，說明頁巖機制砂的含泥量對減水劑的吸附大，同時頁巖機制砂顆粒形差對砂漿和易性有影響。

為確定是否單純因為MB值高造成減水劑需求量高的原因，將兩種機制砂通過0.16篩，將石粉篩除，同時將石粉按比例加入對應(yīng)的粗料中進(jìn)行對比實驗，發(fā)現(xiàn)兩種復(fù)合機制砂對外減水劑的需求量高于純石灰?guī)r機制砂，低于純頁巖機制砂。分析原因，石灰?guī)r+頁巖粉是由于MB增大導(dǎo)致減水劑需求提高，這個原因廣為認(rèn)可，而頁巖+石灰石粉同樣減水劑需求量提高，究其原因頁巖屬于沉積巖，具有薄片層狀，主要有黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的。巖性特征決定了頁巖具有較高的吸水性，同時頁巖層狀結(jié)構(gòu)對聚羧酸減水劑的吸附較大。

依據(jù)GB/T 17671-1999<《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》對表6中膠砂配比做強度檢驗，檢驗結(jié)果如表7。

從膠砂強度試驗結(jié)果看，機制砂材質(zhì)對抗折強度影響不大，對抗壓強度有較大影響，石灰?guī)r材質(zhì)機制砂比頁巖機制砂抗壓強度高出約8MPa。主要原因石灰?guī)r母巖抗壓強度比頁巖高，同時石灰?guī)r機制砂石粉含泥量比頁巖低，填充效應(yīng)好，對強度影響較大。通過石粉交叉試驗表明，母巖抗壓強度高的材質(zhì)抗壓強度相對較高。

4?結(jié)?論

（1）在相同石粉含量的情況下，頁巖機制砂MB值較石灰?guī)r機制砂高，造成其需水量和對聚羧酸減水劑的吸附量較大。

（2）由于頁巖的成巖特性，即使除掉石粉，其吸水性和對聚羧酸減水劑的吸附量也比石灰?guī)r機制砂高。

（3）通過膠砂強度試驗比對結(jié)果來看，兩種機制砂膠砂強度因機制砂材質(zhì)不同，對抗折強度影響不大，但對抗壓強度有較大影響，頁巖機制砂比石灰?guī)r機制砂抗壓強度明顯降低。

（4）本文僅對實際使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題通過簡單實驗進(jìn)行對比，對頁巖機制砂的使用提供注意事項。

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