浅谈机制砂质量控制及在混凝土中的应用

来源：中铁十一局集团第五工程有限公司袁春生

时间：2016-01-30

机制砂混凝土质量技术研究

摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，推动了建筑业的发展速度，各类建设工程项目不断增多。混凝土是工程建设中不可或缺的重要材料之一，在制备混凝土时需要用到砂这种材料，其中既有天然砂，也有人工砂。所谓的人工砂就是机制砂，它的质量优劣直接影响混凝土的性能和质量。为此，在混凝土拌制中应用机制砂时，必须控制好其质量。基于此点，本文就机制砂的质量控制及在混凝土中的应用进行浅谈。

　　关键词：机制砂；质量；混凝土；应用

　　1 机制砂的特性简介

　　我国现行的GB/T14684-2011 标准中，对砂给出了明确规定，按照砂的产生源可分为人工砂和天然砂两大类。所谓的人工砂就是经过人工除土处理的机制砂及混合砂的总称，而天然砂则是指山砂、河砂、湖砂以及淡化的海砂。因为人工砂是由专用的机械设备生产出来的，所以它的颗粒形状和自身性质与天然砂存在一定的区别，机制砂的特性具体体现在以下几个方面上：①机制砂颗粒多呈棱角体，粒度相对比较均匀，砂中所含的石粉有助于混凝土性能的改善；②通常情况下，在同一个施工现场，机制砂与碎石一般都是采用相同的母岩加工制作而成的，两者之间的热学性能基本一致，这有利于确保大体积混凝土的整体效果；③采用同一设备和生产工艺制成的机制砂，其细度模数与单筛的筛余量通常成线性关系，换言之，对于同一种机制砂而言，只要准确测定出单筛的筛余量便能够获得其细度模数；④正常情况下，机制砂中的石粉含量的变化情况是随着细度模数的变化而发生变化的，即模数越小，石粉含量越高，模数越大，则石粉含量越小；⑤机制砂本身的粒级差异相对较大。有机械设备生产生产出来的机制砂其级配是能够随意调整的，但是这样会使生产成本增大；⑥以机制砂为原料配制出来的混凝土，其坍落度会有所减小，并且混凝土28d 的标准强度会有所提高，若是保持与天然砂配制的混凝土坍落度一致，会导致单位用水量增大，但是在不增大水泥用量的情况下，水灰比变大后，混凝土的强度不会降低。

　　2 机制砂的质量控制措施

　　2.1 石粉含量对混凝土工作性的影响分析

　　下面通过表1中一组数据来研究机制砂中石粉含量变化对混凝土工作性的影响，具体结果如表2和图1所示。

　　由表2和图1可知，当机制砂石粉的含量增大后，混凝土的和易性会有所改善，坍落度也明显提高，混凝土不再出现离析和泌水现象，其中石粉含量在10%左右时混凝土的工作性能最佳，而当石粉含量超过12%时，会使用水量增大，从而导致混凝土的坍落度降低。为此，在配置高强混凝土时，必须控制好机制砂中石粉的含量，这是非常重要的环节之一。

　　2.2 生产过程中的质量控制措施

　　在生产机制砂的过程中，为了使其能够满足混凝土制备的要求，必须控制好制砂的整体质量，下面对机制砂生产的质量控制要点进行介绍：

　　2.2.1 细度模数控制要点

　　通常情况下，机制砂的级配相对较差，细度模数也比较大，这主要是因为累计筛余率和通过率较大造成的。为此，想要进一步确保机制砂的细度模数和级配，就必须对最小级振动筛的筛孔尺寸和洗砂强度进行适当调整。其中筛孔尺寸的调整可以借助更换振动筛网来实现，而洗砂强度的调整则可凭借对水流量的调节来实现。经过大量的实践表明，当最小级振动筛筛孔的尺寸为3.5mm 时，生产出来的机制砂其细度模数通常都会在3.4 以内，这样一来它的级配便能够满足标准的要求。

　　2.2.2 石粉含量的控制要点

　　在生产机制砂的过程中，由于一些原因的影响，使得无法避免地会附有极少量颗粒约0.075mm的石粉。天然砂的质量标准规定，凡是约0.075mm 的颗粒均被视作为泥，而砂中的含泥量是有着非常严格的要求。机制砂所含的石粉并不等同于泥，相关试验和工程实践均证明，当机制砂中含有一定量的石粉时，能够有效改善混凝土的性能，几乎不会对混凝土强度造成任何影响。但是如果当石粉的含量超过一定值时，其会对高强混凝土的配制造成不利影响，为此，在机制砂生产时，必须将其中多余的石粉去除，从而消除因机制砂中十分含量过高对混凝土性能的影响。现阶段，去除机制砂中多余石粉的方法主要有干法收尘和湿化水洗。其中干法洗尘具体是指采用收尘效果较高的收尘器，然后按照机制砂中石粉含量的具体要求对收尘器的工作参数进行确定，以此来去除掉机制砂中多余的石粉。该方法虽然具有简单易行等优点，但由于去除效果方面的原因，使其仅适用于芋类机制砂的生产；湿化水洗法是优质机制砂生产过程中常用的技术之一，这种方法在去粉效果上要远远优于收尘器去粉，但必须注意的是，在采用湿化水洗对机制砂进行去粉时，应当控制好用水量，尽可能满足节水及环保要求。

　　2.2.3 泥块含量的控制要点

　　在机制砂生产中，块石会夹带一些泥土，这些泥土在生产过程中就会形成泥块，从而影响机制砂的质量，所以必须采取相应的措施对机制砂中的泥块含量进行控制，具体方法如下：①在对矿山进行开采时，应当将表面的泥土和植被全部清除干净；②在块石装卸的过程中，应当避免混入过量的泥土，一定块石中混有较多的泥土时，应当采用人工的方式这些泥土全部拣出；③可通过振动喂料机对块石中混有的泥土进行筛除。

　　2.2.4 压碎指标的控制要点

　　所谓的压碎指标主要是指机制砂在外力作用下能够抵抗破坏的实际程度，这是间接反映机制砂坚固性的一个重要指标。通常情况下，机制砂的压碎指标会直接影响混凝土的配制强度，尤其是对高强度混凝土的影响较大。颗粒形状相对较为完好的机制砂，其压碎指标值一般在20~25%这一区间范围内，机制砂中针片状的含量多少对压碎指标值的影响较大，据有关调查结果显示，非专业的机制砂长生产出来的机制砂中针片状含量较大，其压碎指标值多数都在30%以上，有些甚至更高。而拌制混凝土时采用的机制砂压碎指标必须控制30%以下。为此，应当尽可能选用母岩抗压强度较高、岩体完整性较好的岩石来制备机制砂，这样能够使其压碎指标值符合要求。机制砂的压碎指标值应当符合表3的规定要求。