機制砂在混凝土中的研究
0、前言
隨著經濟的發展，建筑業發展極為迅速，作為建筑材料的混凝土需求急劇增加，天然砂是組成混凝土的必需材料之一，需求量也越來越大，江蘇地區位于長江中下游地區，由于這幾年長江砂禁止開采，天然砂的價格連連上升，由原先的三十多每噸漲到六、七十元每噸，好的贛江砂一度漲到八十多每噸，商品混凝土的成本也大幅增加，因此尋求一種可以替代天然砂的混凝土細骨料資源迫在眉睫，因此機制砂是一種極好的后備資源。
機制砂已在水利水電等混凝土工程中大量應用，但在泵送商品混凝土中應用的很少，本文機制砂的性能以及在泵送商品混凝土中應用進行研究。
1、機制砂的特點
在南通及周邊地區未有專門生產機制砂的廠家，機制砂均是生產碎石過程中的剩余物，品質相差很大，有的片狀較多，有的石粉含量高達30%~40%，我們選用品質較好的機制砂來進行研究試驗。
2、機制砂的級配
機制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細度模數多為3.0以上，與天然砂相比，機制砂的顆粒級配較差，導致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質量缺陷，但是可用天然砂對機制砂的級配進行調節，調節后可以明顯改善混凝土的和易性，防止外觀質量缺陷。下表為四種機制砂的顆粒級配：
表1：四種機制砂的顆粒級配
序號
各篩累計篩余百分比（%）
粉末小于0.08的百分比（%）
細度 模數
5
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
1
2
61.8
69.8
77.6
87.8
88.2
10.8
3.8
2
1.6
44.6
80.8
91.8
96.8
99
1.0
3.3
3
1.8
30.8
80.4
84.6
88.4
90
10.0
3.6
4
1.2
26
43.4
74.2
79.8
82
17.3
3.0
由上表可以看出機制砂的級配偏差較大而且超標嚴重，需重新加工或摻自然細砂加以調節，機制砂篩余0.3mm以下所占比例較小在10%左右有的更少，但是在泵送混凝土建筑用砂規范中要求通過0.3mm篩孔的篩余不小于15%，而自然細砂的粒徑在0.3mm以下的居多，細度模數一般在1.6左右，因此與機制砂復合成混合砂可以得到較好的級配，現將表1中的第三組機制砂摻入1.6的自然細砂，摻量為20%、30%、40%、50%，摻后級配如下表：
表2：自然細砂級配
各篩累計篩余百分比（%）
小于0.16
（%）
細度 模數
5
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
0
2.4
7
16
48.8
89.6
10.2
1.6
表3：混合砂級配
摻量
（%）
各篩累計篩余百分比（%）
細度 模數
5
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
小于0.16
20
1.8
25.2
59
64.2
76.8
92
7.8
3.1
30
1.6
21.2
47.4
54
71.8
91.6
8.2
2.8
40
1.4
16.4
40
48.2
67.7
90.8
9.0
2.6
50
1.4
13.8
28.6
39.2
60
89.9
10.2
2.3
由上表可以看出機制砂在跟自然砂混合后，顆粒的級配得到了明顯改善，在摻入20%的細砂后，細度模數降到了3.1已經達到了中砂偶的標準，當摻量在30%時，細度模數為2.8適合拌制高標號的砼，當摻量在40%時，細度模數為2.6正好適宜拌制普通混凝土，而且級配得到很大改善，完全可以替代天然中砂來拌和混凝土。
3、機制砂中的石粉
機制砂由碎石破碎而來，所以石粉是機制砂組成成份之一， 石粉和泥的粒徑雖然都小于0.075,但是成份不同，細度也不同，泥的顆粒大多小于0.016mm而石粉的顆粒基本在0.016~0.075mm之間。泥吸附在砂的表面，妨礙砂與水泥的粘結；而適量的石粉可填充在水泥、細砂的空隙之間，增強機制砂混凝土的工作性能。
3.1石粉對混凝土拌合性能的影響
機制砂由于顆粒外形多棱角，在拌合混凝土時會造成混凝土流動性、粘聚性、保水性差，影響混凝土的工作性能，由此適量有石粉有利于改善混凝土的和易性，現用不同石粉含量的機制砂拌和混凝土來做試驗，試驗配比如下表：
表4：試驗配比
水
水泥
砂
石子
粉煤灰
外加劑
180
296
769
1061
74
5.18
注：水泥為常州金峰42.5普通硅酸鹽水泥 、石子為5~31.5連續級配、粉煤灰為二級灰、外加劑為高效減水劑
試驗結果如下表：
表5：混凝土拌和性能
編號
石粉含量（%）
和易性
初始坍落度
1h后坍落度
A
2.6
差
175
150
B
5.8
較差
180
150
C
11.3
好
185
155
D
18.1
較好
165
125
以上試驗看出，機制砂中石粉含量低于5%時，混凝土和易性較差，主要表現為泌水、粘聚性差、流動性差。砂中石粉含量在11%左右時，混凝土和易性較好,相應的初始坍落度和1h后坍落度保留值都比較理想,能夠滿足施工需要。砂中石粉含量在18%以上時，混凝土和易性也能滿足施工要求，但是混凝土較粘稠而且坍損較大，在泵送和施工過程中存在阻力大的問題。
4、機制砂對混凝土力學性能的影響
混凝土的耐久性是檢驗混凝土質量的一個重要指標，因此對機制砂混凝土力學性能的檢測也是十分必要的。現對機制砂混凝土和天然砂混凝土的抗壓強度進行比較（細度模數都是2.7），試驗配比用表4
表6：混凝土抗壓
類別
設計強度
3d抗壓強度
7d抗壓強度
28d抗壓強度
機制砂
C30
15.6
28.5
40.4
天然砂
C30
14.8
28.1
38.9
由表中可以機制砂混凝土的抗壓強度要比天然砂的要高，這是因機制砂表面粗糙、棱角尖銳、形體是不規則多面體、且表面潔凈，而天然砂表面圓滑、多帶泥漿，所以機制砂在與膠凝材料膠結時比天然砂更具有握裹力。再加上機制砂比天然砂密度大，在振搗時更易下沉，機制砂中的石粉又起到微集料效應，填充了混凝土中的孔隙，這樣混凝土更加密實，強度更高。
5、經濟效益
由于機制砂與自然中砂價格相差較大，現機制砂價格在43元左右，而贛江中砂價格在70元左右，自然細砂在50元左右，現以機制砂30%的摻量加入到混凝土中，每方混凝土可以節約15元左右，如果年生產混凝土10萬方混凝土，并可節約生產成本150萬元，用機制砂生產C35以上等級混凝土機制砂用量高經濟效益更可觀。
6、總結
（1） 機制砂顆粒級配超標嚴重，需重新加工或摻入自然細砂調節級配，完全可以達到商品泵送混凝土的使用要求。
（2） 機制砂中的石粉含量在一定的范圍內對混凝土有利，填充混凝土空隙中提高了混凝土的強度。
(3)機制砂作為一種新能源，運用在商品混凝土上，在成本控制上能降低商品混凝土的生產成本，因此將在商品混凝土中使用越來越廣泛。（俞東興無錫華璞商品混凝土有限公司
）
參考文獻
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[ 2 ]魯敏芝,湛發益.淺談機制砂混凝土的應用與發展[J].山西建
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