機制砂和石粉的正確使用

機制砂及石粉的正確使用報告要點機制砂的相關(guān)術(shù)語機制砂的特點與應(yīng)該注意的問題機制砂混凝土性能特征相關(guān)問題的討論機制砂混凝土配合比選擇的原則充分利用河砂和尾礦細(xì)砂重鈦礦渣作為混凝土骨料機制砂的相關(guān)術(shù)語機制砂

manufacturedsand巖石、尾礦或工業(yè)廢渣經(jīng)除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的顆粒，但不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒，俗稱人工砂。機制砂的相關(guān)術(shù)語石粉含量finecontent機制砂中粒徑小于75μm的顆粒含量。亞甲藍(lán)(MB)值methylenebluevalue用于判定機制砂中粒徑小于75μm顆粒的吸附性能的指標(biāo)。

機制砂正在成為建筑用砂的主要品種我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷增大，2010年水泥生產(chǎn)量接近18.7億噸，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最主要的結(jié)構(gòu)形式，僅混凝土用砂就數(shù)量巨大。以北京為例2005年后，細(xì)度2.6-2.8的河砂供應(yīng)已經(jīng)越來越小。河砂偏細(xì)且含泥量多，經(jīng)常超過5%，對混凝土體積穩(wěn)定性造成危害。在此背景下機制砂或混合砂逐漸成為建筑用砂的主要品種之一。河砂的技術(shù)特點我們長期使用的河砂技術(shù)優(yōu)勢是明顯的，具有光滑的表面，粒形良好，吸水性相對較小。尤其對于泵送混凝土的施工性能與硬化性能有利。如果細(xì)度、級配符合要求，則混凝土膠凝材料用量與單方用水量容易控制。但如果級配不合理，且過細(xì)、含泥量多則影響混凝土強度與體積穩(wěn)定性。機制砂的優(yōu)勢資源優(yōu)勢：可利用各種廢棄資源，同時，表現(xiàn)出價格或成本差別較大的特點。顆粒級配合理、顆粒級配、粒型可調(diào)。石粉能合理利用。機械化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定。機制砂的缺點相對于河砂，粒形不夠圓滑，顆粒尖銳有棱角

。表面粗糙，同樣砂率時表面積較大。總體看吸水性大于河砂。生產(chǎn)機制砂應(yīng)該注意的問題（1）粒型不好，針片狀過多。細(xì)度模數(shù)偏大。多數(shù)人工砂企業(yè)為減少機械磨損，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的機制砂細(xì)度模數(shù)多為3.0以上,而配制混凝土細(xì)度模數(shù)最好在2.6-3.0。這里有巖石問題，但更主要是設(shè)備選型造成，不少企業(yè)用鍔式破碎機的產(chǎn)品粒形就差，如果選用專門的制砂機，此問題完全可以解決。不宜大于3.1生產(chǎn)機制砂應(yīng)該注意的問題（2）級配不合理，顆粒級配多為兩頭大中間小,人工砂的級配區(qū)最好為2區(qū)，各級篩余一定要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）洗走石粉的問題。目前，一些混凝土用戶不了解石粉與粘土的區(qū)別一味要求洗去石粉的做法是錯誤的。

泥粉對混凝土是有害的，必須嚴(yán)格控制其含量，機制砂生產(chǎn)和使用中同樣要注意除土，除去山皮土和夾層土。但除土不能放在最后洗掉小于75μm的顆粒的工序上。這樣會把石粉以及細(xì)顆粒沖掉，使機制砂混凝土和易性不好。生產(chǎn)機制砂應(yīng)該注意的問題（4）嚴(yán)格選擇母巖，禁止用風(fēng)化嚴(yán)重的泥質(zhì)砂巖或其他山巖加工機制砂。這種砂表面看上去粒形好,級配合格,細(xì)度模數(shù)也在中粗砂范圍。但實際上,其抗壓強度很低,吸水率高,不僅配制混凝土不行,強度，耐久性差，制成混凝土、砂漿也不耐磨?？刂妻k法就是檢測其堅固性與壓碎指標(biāo),不合格的不能使用。機制砂混凝土性能特征人工砂與河砂相比,由于有一定數(shù)量的石粉,使得人工砂混凝土的和易性得到改善,可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性,使得混凝土易于成型振搗。這些作用在中低等級混凝土中特別明顯。機制砂混凝土性能特征在混凝土中適量的石粉可以起到填充作用，有利于機制砂混凝土強度提高，但不同強度等級機制砂混凝土對應(yīng)最佳石粉含量不同。機制砂混凝土性能特征機制砂石粉含量增大,機制砂混凝土的滲透系數(shù)逐漸減小。機制砂由于表面比較粗糙,可以與漿體很好的粘結(jié),增加水泥石的密實性。機制砂混凝土性能特征對于體積穩(wěn)定性的影響研究結(jié)論不一致，這主要是因為機制砂的品種多樣?？傮w而言與對混凝土單位體積用水量的影響有關(guān)。對于混凝土開裂敏感性而言，具有一定量的石粉，對抗開裂有利。與保水性提高，抗?jié)B性提高有關(guān)。機制砂混凝土性能特征機制砂MB值的增大導(dǎo)致新拌混凝上早期易于產(chǎn)生塑性開裂、硬化混凝土收縮加劇以及開裂敏感性增強。尤其是當(dāng)機制砂MB值大于1.45時，對混凝土體積變形性能影響更加顯著，對混凝土體積穩(wěn)定性劣化更加明顯。機制砂混凝土性能特征適量石粉可以改善混凝土的抗凍性，但當(dāng)石粉對水泥的比例過高時，將使機制砂混凝土的抗凍性劣化。適當(dāng)石粉可以提高混凝土抗磨性。機制砂混凝土性能特征常溫下，適量機制砂中石粉可以改善機制砂砂漿的抗硫酸鹽侵蝕性。這主要是從勻質(zhì)性、密實性的提高而得來。但不可忽視石灰石粉過量造成的抗凍性、抗低溫硫酸鹽侵蝕下降現(xiàn)象。

幾個相關(guān)問題的討論—石粉石粉也是小于75μm的顆粒，但石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同，石粉與機制砂化學(xué)成分相同，適量石粉對混凝土是有益的?，F(xiàn)代混凝土設(shè)計理念強調(diào)骨料之間空隙最小，密實度最高。幾個相關(guān)問題的討論—石粉石粉含量（%）051015202530鈣質(zhì)河卵石粉0.250.50.60.750.7511硅質(zhì)石粉0.2511.251.51.751.752鈣質(zhì)山砂石粉0.250.50.50.50.50.50.75名稱礦物種類及含量（%）石英鉀長石斜長石方解石白云石粘土礦物鈣質(zhì)河卵石粉4.02.3—58.635.1—硅質(zhì)石粉60.9————39.1鈣質(zhì)山砂石粉3.20.30.48115.1—不同種類石粉含量與MB值的關(guān)系幾個相關(guān)問題的討論—石粉石粉含量（%）051015202530鈣質(zhì)河卵石粉0.250.50.60.750.7511硅質(zhì)石粉0.2511.251.51.751.752鈣質(zhì)山砂石粉0.250.50.50.50.50.50.75名稱礦物種類及含量（%）石英鉀長石斜長石方解石白云石粘土礦物鈣質(zhì)河卵石粉4.02.3—58.635.1—硅質(zhì)石粉60.9————39.1鈣質(zhì)山砂石粉3.20.30.48115.1—不同種類石粉含量與MB值的關(guān)系幾個相關(guān)問題的討論—石粉人工砂中石粉含量和MB值之間并沒有相關(guān)性，即決定人工砂MB值大小的不是其中石粉含量，主要和石粉的礦物成分有關(guān)。硅質(zhì)石粉比河卵石和鈣質(zhì)石粉對人工砂MB值的影響更大。人工砂MB值受細(xì)粉中SiO2和Al2O3含量的影響，即人工砂MB值與高嶺土類礦物含量有關(guān)系。石粉的細(xì)度對其MB值沒有影響。不同地區(qū)人工砂MB值不能完全反映出細(xì)粉的含量和礦物成分，要想限制人工砂中粘土類物質(zhì)的含量需要用石粉含量和MB值兩個指標(biāo)共同控制。幾個相關(guān)問題的討論—石粉配制中低強度等級混凝土?xí)r很難解決強度富裕過大與工作性之間的矛盾,人工砂中的石粉很好地解決了這個矛盾,即在低水泥用量情況下,配制出工作性符合要求的混凝土。幾個相關(guān)問題的討論—石粉機制砂中含有的石粉,具有充填空隙、包裹砂粒表面、降低骨料間內(nèi)阻力的作用,使混凝土容易振搗密實,從而提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性?；炷恋膯挝幻芏入S著石粉含量的增加而提高,其孔隙則隨著石粉含量的增加而降低。幾個相關(guān)問題的討論—石粉MB值0.51.01.52.02.5流動度(mm)197185175172165坍落度(mm)220160125—90砂漿28d強度(MPa)55.554.5525046.8混凝土28d強度(MPa)60.550.248.7—46.2砂漿的28d干縮值(mm)0.1070.1130.1270.1400.147C60混凝土125次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失（%）2.863.214.355.62—C60混凝土125次凍融循環(huán)后相對動彈性模量(%)70.365.355.748.6—C60混凝土氯離子擴散系數(shù)(10-12m2/s)1.081.23.595.78—幾個相關(guān)問題的討論—石粉當(dāng)人工砂MB值≤0.5時，石粉中吸附性的粘土類物質(zhì)很少，可以起到減水作用，用在混凝土中效果最好，可以用在C60及以上混凝土中。0.5≤MB≤1.0時，人工砂中會含有少量的粘土類物質(zhì)，對混凝土性能影響不明顯，還能改善混凝土的和易性，可用在C30～C55混凝土中。1.0≤MB≤1.4時，石粉中含有較多的粘土類物質(zhì)，對混凝土用水量有一定的影響，但并不影響混凝土的質(zhì)量，可以正常使用，用于C25及以下的混凝土中，還能避免低強度等級混凝土中膠凝材料用量較少和易性差的問題，使強度和耐久性達到保證。MB>1.4時，石粉在粘土類物質(zhì)含量很多，用于混凝土中對其工作性帶來很大的不利影響，影響強度和耐久性。幾個相關(guān)問題的討論—有效水膠比為什么一般情況下，用人工砂比天然砂混凝土水灰比放大0.05后，配制的混凝土強度不但不降，反有提高？

幾個相關(guān)問題的討論—有效水膠比正在編寫中的《結(jié)構(gòu)混凝土性能技術(shù)規(guī)范》關(guān)于水膠比如此定義：水膠比

(watertobinderratio，w/b)混凝土中骨料飽和面干含水量以外的用水量與膠凝材料總量的質(zhì)量比。

飽和面干試模和試驗砂子含水的三種狀態(tài)人工砂天然砂幾個相關(guān)問題的討論—有效水膠比張裕民等人做過機制砂與天然砂的電鏡分析，觀察發(fā)現(xiàn)石灰石質(zhì)人工砂與水泥水化凝膠間結(jié)合緊密，界面處無裂縫。而天然砂與水泥水化界面多有裂縫，16張照片中，有14張界面有裂縫。有的寬度達1～2μm。

幾個相關(guān)問題的討論—機制砂的復(fù)雜性迄今為止，機制砂眾多研究和應(yīng)用幾乎都忽略了一個問題，因而結(jié)論各異，那就是機制砂品種眾多，性質(zhì)相差很大。

幾個相關(guān)問題的討論—機制砂的復(fù)雜性不同巖石種類機制砂性質(zhì)相差很大，例如玄武巖吸水率就大于石灰?guī)r。即便同一巖石種類的機制砂，由于加工工藝不同，級配、粒形相差很大，可能表現(xiàn)出完全不同的混凝土性能。機制砂混凝土配合比選擇的原則關(guān)于細(xì)度模數(shù)，機制砂宜取2.6-3.0，不宜大于3.1。關(guān)于級配建議在Ⅱ區(qū)為宜?？障堵室丝刂圃?2%以下。機制砂混凝土配合比選擇的原則關(guān)于石粉，硅質(zhì)砂石粉不宜過大，原則上不宜大于7%，鈣質(zhì)砂則不然，原則上宜取5-15%。主要原因是需水行為不同。機制砂混凝土配合比選擇的原則對于中低強度等級混凝土，硅質(zhì)石粉可以控制在7%以下；鈣質(zhì)石粉可以取10-15%，以控制水泥、粉煤灰、礦渣粉用量。對于高等級混凝土,硅質(zhì)石粉含量宜嚴(yán)格控制,如果是鈣質(zhì)石粉含量可以控制在7-10%，對降低拌合物粘性具有顯著效果。

機制砂混凝土配合比選擇的原則石粉含量和泥塊含量（MB值＞1.4或快速法試驗不合格）砂率的控制宜在38-44%，具體依據(jù)粗骨料空隙率、機制砂級配、混凝土等級高低確定。類別ⅠⅡⅢ石粉含量(按質(zhì)量計)/%≤1.0≤3.0≤5.0泥塊含量(按質(zhì)量計)/%0≤1.0≤2.0機制砂混凝土配合比選擇的原則機制砂具有堿活性時，混凝土礦物摻合料占膠凝材料比例宜為粉煤灰摻量不低于30%；礦渣粉不低于40%。含氣量不低于4.0%。機制砂宜采用據(jù)以飽和面干骨料的混凝土配合比設(shè)計方法。尤其是吸水率高的機制砂。機制砂混凝土配合比選擇的原則在可以滿足施工要求的前提下，盡可能控制坍落度，較小的坍落度，例如120-160mm，混凝土勻質(zhì)性好，漿骨比低，體積穩(wěn)定性好。粗骨料采用兩級配或三級配分別計量投料，保證級配后的松堆空隙率不大于42%。充分利用細(xì)河砂與尾礦細(xì)砂在生產(chǎn)使用機制砂的過程中，應(yīng)該盡可能利用儲量巨大的細(xì)河砂與尾礦細(xì)砂。這些地區(qū)的天然砂、尾礦砂都存在偏細(xì)(細(xì)度模數(shù)小于1.4)的現(xiàn)象。將人工粗砂和天然或人工細(xì)砂按一定比例混合成混合砂應(yīng)用的工程實例越來越多，出現(xiàn)了用機制粗砂和細(xì)砂組成的混合砂。這一方法值得關(guān)注。充分利用細(xì)河砂與尾礦細(xì)砂例如天然河砂的表觀密度為2670kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.1，含泥量2.8%。機制砂細(xì)度模數(shù)3.7。

細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)人工砂3.720%細(xì)砂＋80%人工砂3.030%細(xì)砂＋70%人工砂2.940%細(xì)砂＋60%人工砂3.050%細(xì)砂＋50%人工砂2.760%細(xì)砂＋40%人工砂2.670%細(xì)砂＋30%人工砂2.6細(xì)砂2.1天然中砂2.8充分利用細(xì)河砂與尾礦細(xì)砂充分利用細(xì)河砂與尾礦細(xì)砂人工砂與細(xì)砂按不同比例摻配，可配制出和易性良好的C20～C50各強度等級的混凝土，且實際強度均達到設(shè)計強度的115%以上，初始坍落度大于200mm。人工砂與細(xì)砂混凝土的抗?jié)B性良好，能滿足建筑物部