机制砂在施工中应用

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李煜：机制砂在施工中的应用研究
量要大些。在混凝土的配制过程中，很难将工作性与强度 富余过大的矛盾加以解决，但是机制砂当中所含的石粉则 可以将这一矛盾加以解决，也就是在水泥含量使用较低的 情况下，配制符合要求的混凝土。
如果混凝土的标号高，就需要严格限制机制砂当中的 石粉，由于混凝土标高号，其所含的水灰比较小，而混凝 土的工作性质受到了石粉的影响。一般来说，混凝土C50 标号以上的，其机制砂当中最多含有5%的石粉。如果混凝 土机制砂含有石粉，混凝土凝聚的时间长于不含石粉的天 然河砂混凝土，在半个小时左右。主要是由于石粉不具备 活性，在混凝土当中，石粉只能够作为一种惰性的掺合 料，有利于水泥颗粒的分散，将水泥的水化热降低。
关键词：机制砂；天然砂；混凝土耐久性强度；弹性模量；干缩性；抗冻性
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2013）04-0088-02
1 引言 砂作为混凝土主要材料中的一种，分为天然砂和机制砂 两大类。机制砂就是经除土处理、由机械破碎、筛分制砂， 粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩，风化岩石的 颗粒。天然砂属于不可再生资源，势必会使机制砂的应用范 围扩大。从建筑行业扩大到公路、铁路、水电、冶金等系 统，从砌筑砂浆发展到普通混凝土、钢筋混凝土、预应力混 凝土、泵送混凝土、气密性混凝土及喷锚支护等工程。但是 由于试验标准与技术规范的不完善及试验材料的滞后,我国建 筑业对天然砂还存在较强的依赖性，在许多重要结构中对机 制砂的使用还存在限制条件。由此可见在国内采用机制砂已 成为混凝土行业可持续发展的趋势。
通量不大于1,000C，56d抗冻达到F200，弹性模量达到 3.55×104Mpa，56天收缩率≯400×10-6。
表1
耐久性试验结果
序 砂的 强 水胶 胶材 砂 外加 7d 28d 56d 56d 56d 弹性
号 产地 度 比 用量 率 剂 强度 强度 电通 抗冻 模量
等
kg/
MPa MPa 量 C
工程施工 Engineering Construction
现代物业·新建设 2013年第12卷第4期
机制砂在施工中的应用研究
李煜 （中铁十二局集团第一工程有限公司，山西 临汾 041000）
摘 要：本文通过采用配合比对照法，研究天然砂与机制砂在混凝土工程中的优劣。分析机制砂与天然砂的特性在混 凝土强度、弹性模量、干缩性、抗冻性方面的影响。
5.2 强度分析 强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。因而砂 对混凝土的强度影响也是混凝土工程中的关键环节。按照 设计要求，在相同配合比条件下用天然砂和机制砂分别配 制C5O混凝土，并分别测出在标养环境中7d和28d标准抗压 强度，试验结果如表所示，从表2可知，机制砂混凝土强 度比河砂混凝土强度要高些，但相差较小，能够满足强度 的要求。亚甲蓝MB值检验（专门用于检测小于75μm 的物 质）是纯石粉或泥土的一种检验方法。为防止机制砂在开 采加工过程中因各种因素掺入过量的泥土，在GB/T146842011建筑用砂中规定测试机制砂石粉含量时必须先进行亚 甲蓝MB,值的检验。在GB10424-2010铁路混凝土工程施工 质量验收标准中按照混凝土强度等级<C30,C30-C45,≥C50 亚甲蓝MB值检验检测结果，合格的机制砂石粉含量按5%， 7%，10%控制使用；检验检测结果不合格的机制砂的石粉 含量按2%，3%，5%控制使用，这样就避免了因机制砂的石 粉含量过高而给混凝土强度带来的不利影响。 据试验配合比结果处理，在同等条件下，用机制砂配 制的混凝土比天然河砂配制出的混凝土强度略大。分析认 为：由石灰石破碎而成的机制砂，其成分是碳酸钙，处于 高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，天然河 砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且机制砂 质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；机制砂表面粗糙、棱 角多，有助于提高界面的黏结。机制砂提高混凝土的强度 是由于石粉填充了混凝土中的孔隙，且0.08mm以下的石粉 可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙。公司高工安文汉认为 机制砂增强混凝土强度的主要原因是由于石粉的存在可以 较明显改善混凝土的孔隙特征，改善浆—集料界面结构， 并且混凝土晶相也会有不同程度的改变。他同时认为就强 度而言石粉的最佳含量为5%。 5.3 混凝土弹性模量分析 如果水泥用量、水灰比相同，那么机制砂混凝土所具 有的弹性模量要高于普通混凝土。机制砂混凝土具有较高 的弹性模量主要是因为：在砂浆当中，机制砂多棱角且粗
级
m3
第 新源 C50 0.31 480 39% 1% 51.3 63.7 565 F200 3.96×104
1 砂场
组
第 古城 C50 0.31 480 39% 1% 52.2 64.6 510 F200 4.03×104
2 砂厂
组Baidu Nhomakorabea
表 2
工作性试验结果
序 砂的 强度 水胶 号 产地 等级 比
第 1 新源 C50 组 砂场 第 2 古城 C50 组 砂厂
0.31 0.31
出机 坍 落度 mm 220
220
含气量 % 1h 后坍 1h 56d 收缩 落度 后含 率 气量
4.6 200mm 4.1% 260×10-6
4.1 190mm 3.6% 310×10-6
5 试验结果与分析 通过表1与表2的试验数据，我们从试验强度、弹性模 量、干缩性、抗冻性等方面来对天然砂与比机制砂在混凝 土工程中的特性。 5.1 混凝土工作性分析 相比天然河砂，机制砂本身具备一定的石粉，因此也 能够改善机制砂混凝土的和易性，并且混凝土的黏聚性、 保水性等都能够得到一定的改善，从而有利于振捣混凝 土，促进混凝土成型。这是由于石粉中小于75μm的球状 颗粒在混凝土中起到了光滑的作用，使得包裹在混凝土中 的小颗粒气泡在浆体中不易析出，改善其拌合性能。同时 由于石粉的存在，同坍落度的前提下，机制砂对拌合用水
［作者简介］ 李煜（1974- ）, 男，现就职于中铁十二局第一工程 公司，工程师职称，大学本科学历。
4 配合比试验情况
配合比对比试验通过优选原材料的质量进行试验。
因C50是泵送混凝土，砂率控制在35%～45%进行配合比
试验，其结果如表1、表2所示。本施工段范围内所处环
境等级为T2。配合比设计参数为含气量大于2%，56d电
2 试验原理及试验方法 采用配合比对照试验法研究天然砂与机制砂在混凝土 工程中的应用。在同等条件下，即水泥、粉煤灰、矿粉、 外加剂、拌合水等原材料相同，采用相同C50配合比，而 分别使用一组天然砂和另一组机制砂拌制两组混凝土，试 验其工作性。留取混凝土抗压、弹模、抗冻、干缩试件， 在相同养护条件及龄期的情况下，从试验强度、弹性模 量、干缩性、抗冻性及经济性来评价混凝土性能指标。
3 原材料 水泥：山西中条山新型建材有限公司生产的P.O42.5 普通硅酸盐水泥；粉煤灰：山西漳泽电力股份有限公司 蒲州发电分公司生产的I级粉煤灰，细度5.6%，烧失量 2.4%；矿粉：临汾市三泰高新建材有限公司生产的S95磨 细矿渣粉，比表面积406m2/kg，烧失量1.1%；砂、碎石、 侯村石料厂碎石，粒径5mm～25mm；减水剂：上海法拉德 建材有限公司生产的聚羧酸高效减水剂。而细骨料分为天 然砂与机制砂两种，其中第一组为陕西省西安市临潼区新 丰镇新源砂场生产的天然砂，细度模数2.7～2.9。第二组 为古城水洗砂厂生产的机制砂中砂，细度模数2.7～3.0。