关键词：机制砂；特细砂；预拌混凝土；配制技术
　　

　　随着经济的不断发展，我国建筑业发展飞速，混凝土的需求量突飞猛进。在这个大好形势下，预拌混凝土搅拌站越来越大。目前，如北京、上海这类大城市，预拌混凝土搅拌站数目高达几百家。据初步统计，2009年的预拌混凝土销售总量达7.9×10⁹m³。面对如此高的混凝土销量，预拌混凝土搅拌站的原材料来源越来越紧张^[1]。

　　细集料是生产混凝土最重要的原材料之一。上世纪90年代初，优质河砂可谓“遍地都是”，大多数天然中粗砂是从江西赣江船运到上海黄浦江上中转的，如今大城市周边的优质河砂几乎无处可找。再加上近年来我国环保意识的加强，部分地区天然砂的开采受到政府限制，因此价格猛涨，这无疑增加了混凝土的成本。目前一大部分预拌混凝土搅拌站所用的河砂不但价格昂贵，而且存在细度模数偏小、含泥量大、豆石含量高等缺点，给预拌混凝土的配制带来较大难度，混凝土质量也难以得到保证。于是机制砂、特细砂单独作为混凝土的细骨料慢慢进入混凝土技术研究人员的视野，以机制砂、特细砂逐渐替代天然砂。但这么多年以来，机制砂或石屑的国家标准迟迟没有出台，这对其在预拌混凝土搅拌站的普及应用起到了限制作用。而特细砂资源较为丰富且价格较低，却是被禁止使用的天然砂。这些因素进一步地加剧了市场对天然中砂等稀有资源的开采和使用力度，更大程度化破坏了环境。

　　本文借着预拌混凝土界一部分权威人士最新提出的“使用‘不合格’的原材料生产出合格的混凝土”的设想，通过深入的混凝土技术研究，探讨机制砂和特细砂在预拌混凝土中的应用。希望能以此解决混凝土搅拌站实际大生产所带来混凝土质量的不稳定、强度保证率低等问题，使得机制砂和特细砂等“不合格资源”能被较好的应用，让混凝土建筑材料向于环境友好型材料发展。这些技术对降低成本、提高质量以及资源的综合利用都有着积极的意义，也紧跟且符合国家提出的节能环保政策。
　　
　　1 试验原材料
　　
　　试验所用的原材料为：(1)水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥，水泥的物理性能指标应符合国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007)规定的要求；(2)矿粉采用S95，其性能指标应符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046-2008)的要求：(3)粉煤灰采用II级灰，并按现行《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)进行验收；(4)黄砂选用特细砂、天然中砂和机制砂等；(5)石子采用5 mm-25 mm碎石。其性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52—2006)的要求；(6)外加剂选用萘系中效减水剂ZX300与LN800，以及改性的聚羧酸系减水剂，其质量符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)和《聚羧酸系高性能减水剂》(JG 223—2007)的规定。
　　
　　2 混凝土应用技术与讨论
　　
　　2.1 机制砂和特细砂配制混凝土
　　
　　通过一定细度模数的机制砂改性特细砂，进行相应的混凝土试验。测试对应的混凝土性能，并对比分析。
　　
　　(1)特细砂与机制砂以4:6复配成混合中砂：将细度模数为1.1的特细砂与细度模数为3.4的机制砂按约4:6比例复合，复配出细度模数为2.5的混合中砂(图1)，再配制出对应的混凝土(表1)。

　　根据表1的混凝土配比对应的混凝土性能，结合当时的温度16℃和湿度74％，检测混凝土的凝结时间、强度等性能(表2)。

　　
　　由表2可知特细砂与机制砂以4:6复配成混合中砂的混凝土流动性好，凝结时间稍长，但也能满足工程需要。并且，7 d早期强度为l8.2 MPa，达到设计强度的61％，28 d标养强度值为31.9 MPa(106％)。该混凝土强度虽不高，但是通过机制砂和特细砂按一定比例混合，还是能够满足混凝实际应用所需。
　　
　　(2)特细砂与机制砂以5:5复配成混合中砂：将细度模数为1.5的特细砂与细度模数为3.5的机制砂按约5:5比例复合，复配出细度模数为2.5的混合中砂(图2)，再配制出对应的混凝土(表3)。

　　类似地，根据表3的混凝土配比，对应的凝土性能见表4所示。

　　
　　由表4可知，特细砂与机制砂以5:5复配成混合中砂的混凝土性能与特细砂与机制砂以5:5复配成混合中砂的C30混凝土性能，与特细砂与机制砂以4:6复配成混合中砂对应的混凝土性能非常接近。但两者还是存在一定的差异，特细砂掺量少一些有利于混凝土强度的发展。
　　
　　2.2 天然砂和特细砂配制混凝土
　　
　　当前，细度模数为2.6~3.0的天然中砂应用于C20-C40时，混凝土拌合物总体和易性并不理想。然而，从实际的砂资源情况来看，细度模数在2.3-2.5的天然中砂资源越发稀缺，同时细度模数在1.6~2.2的天然细砂资源也变得越发紧张。为了更好地保证混凝土强度以及耐久性等性能，同时又满足工程应用要求，我们在利用天然中砂(特别是细度模数为2.6-3.0)与特细砂的复配来做一些试验，通过细度模数较大的天然中砂和特细砂复配成天然混合中砂用于配制C25和C35的混凝土。
　　
　　特细砂细度模数为1.0～1.2，天然中砂的细度模数为2.6~2.8之间，我们按2:8或者3:7比例混合，复配出出细度模数为2.3-2.5的天然混合中砂。
　　
　　(1)特细砂与天然中砂以3:7复配成天然混合中砂：细度模数为1.3的特细砂与细度模数为2-8的天然中砂以3:7混合成细度模数为2.4的天然混合中砂，II区除方孔筛边长为4.75 mm和0.6 mm的累计筛余外，其余方孔筛边长的累计筛余总超出量不超过5名(图3)。

　　(2)特细砂与天然中砂以2:8复配成天然混合中砂：细度模数为1.1的特细砂与细度模数为2.6的天然中砂以2:8混合成细度模数为2.3的天然混合中砂，Ⅱ区除方孔筛边长为4.75 mm和0.6 mm的累计筛余外，其余方孔筛边长的累计筛余总超出量不超过5％(图4)。

　　
　　针对上述两种情况，我们用特细砂和天然中砂按一定比例混合成天然混合中砂，进行相应的混凝土的生产试验，主要收集了C25和C35强度等级的混凝土工作性和强度等性。在坍落度设计范围内，这两个标号的混凝土强度存在一定的差异(表5)。

　　从表5可知，不同细度模数的黄砂，以不同比例复配而成的混合中砂配制C25和C35时，对应的混凝土工作性和强度等满足工程要求，但其强度存在较大波动。因此，从应用的层面来说，特细砂经过天然中砂改性用于现有混凝土配比生产，是可以满足设计要求的，只是在混凝土的生产稳定性方面还需深入研究。
　　
　　2.3 改性外加剂配制特细混合砂混凝土
　　
　　以特细砂特性和机制砂混凝土特性为研究基础，利用各自的优点，弥补各自的缺陷，以及在上述特细砂与机制砂的优化复配的基础上，再借助于高性能外加剂的优势来进一步的改性混合中砂，配制出不同标号的混凝土。改性高性能外加剂是一种聚羧酸系外加剂，其在减水性、保坍性和增粘性等综合性能较好。通过该种外加剂来改性混合中砂的混凝土性能。
　　
　　我们以混凝土市场上占份额较大的混凝土品种C35进行试验，并将细度模数为1.4的特细砂与细度模数为3.3的机制砂按约1:1比例复合，复配出细度模数为2.4的混合中砂，与细度模数为2.4的天然中砂一起配出对应的混凝土(表6)，再进行两者混凝土性能的对比(表7)。

　　由表7可知，通过选择性能优异的外加剂，调整混凝土外加剂的掺量和用水量，可以配制出各项性能较好的混凝土。从混凝土的拌合物性能来看，混合中砂混凝土与天然中砂混凝土倒锥时间差不多，坍落度损失也几乎一样，只是扩展度损失存在一定的区别。天然中砂配制的混凝土稳定性更好，但是混合中砂配制的混凝土的坍落度损失和扩展度损失也都是能够满足工程要求。另外，从混凝土的力学性能来看，两种中砂配制出的混凝土强度相差不大，这主要是由于混合中砂本身具有适量的石粉含量，有助于增强作用，所以即使混凝土的单位用水量增加了一些，但是在提高外加剂掺量的基础上保持相同坍落度，减少单方用水量的增加量，致使混凝土的强度保持基本一致。

　　3 结语
　　
　　(1)从机制砂改性特细砂对混凝土质量影响来看，特细砂与机制砂以4:6复配和以5:5复配成混合中砂的C30混凝土工作性能够满足施工要求，然而在混凝土的强度等性能上存在一定的波动，并且特细砂掺量少一些有利于混凝土强度的发展。若需保证混凝土质量，还需对配合比等方面进行调整。
　　
　　(2)从应用的层面来说，特细砂经过天然中砂改性用于现有混凝土配比生产，是可以满足设计要求的，只是强度存在较大波动。因此在如何保证混凝土的生产稳定性方面还需深入的研究。
　　
　　(3)在通过性能优异的改性外加剂用于改性混合中砂，可以配制出各项性能较好的混凝土。混合中砂混凝土与天然中砂混凝土在工作性方面已达到相同层次。总体而言，天然中砂配制的混凝土稳定性更好，但是不同类型的混合中砂(特细砂与机制砂复配或者与天然中砂复配)配制的混凝土在改性外加剂的作用下，其坍落度及损失也都是能较好地满足工程要求。另外，从混凝土的力学性能来看，两种中砂配制出的混凝土强度相差不大。

　　参考文献：
　　
　　[1]王岩，史春亮，王薇.石屑在预拌混凝土中的应用[J].辽宁建材，2009(5):15-17

编辑：金哲