全機制砂混凝土應用探討

0引言由于缺乏優(yōu)質的河砂資源，重慶地區(qū)從上世紀90年代開始使用機制砂與特細砂復配出來的混合砂生產(chǎn)混凝土。隨著基礎設施建設的大力發(fā)展，優(yōu)質的河砂資源消耗殆盡，河砂的含泥量變高，細度模數(shù)降低，砂中的有害雜質增多，在工程使用中的風險也逐漸增加，并且無砂可用的情況時有發(fā)生。因此，應用機制砂完全取代天然砂生產(chǎn)混凝土勢在必行。國標《建設用砂》（GB14684-2011）的頒布實施，為全機制砂混凝土的應用提供了可靠的技術支持與保證。全機制砂的應用節(jié)約了河砂這一天然資源，一方面響應了國家環(huán)保的號召，一方面使得混凝土的質量得到了有效保障。1機制砂的基本特性如果要用機制砂完全取代河砂，最接近的思路就是把機制砂制作得越接近河砂的品質越好。試驗采用的是重慶某公司提供的機制砂。該公司擁有一條先進的機制砂生產(chǎn)線，能夠調節(jié)不同的細度模數(shù)參數(shù)，生產(chǎn)出的機制砂能夠滿足國家標準要求中對天然砂的顆粒級配要求。1.1顆粒形態(tài)機制砂是巖石破碎而成，生產(chǎn)類似河砂顆粒形貌的機制砂能耗較大，且產(chǎn)能會嚴重下降。鑒于此，試驗用的機制砂顆粒表面仍比較粗糙，有較尖銳的棱角。1.2顆粒級配與產(chǎn)能的關系試驗用樣品機制砂的級配均在Ⅱ區(qū)砂范圍內，顆粒級配良好。隨著細度模數(shù)降低，產(chǎn)能不斷下降，結果見表1所示。1.3表觀密度、堆積密度與壓碎指標樣品機制砂表觀密度為2710kg/m3，松散堆積密度1550kg/m3，緊裝堆積密度1670kg/m3，壓碎指標為9.2%。2全機制砂混凝土的配置參數(shù)考慮到成本因素影響，對比試驗所用混凝土配合比的膠凝材料用量不變，適當調整砂率、用水量及外加劑用量。2.1材料說明混合砂：采用細度模數(shù)3.3的山碎石機制粗砂與細度模數(shù)1.0的天然河砂，以60%﹕40%的比例搭配，混合成細度模數(shù)為2.4左右混合砂。膠凝材料用量：總用量320kg/m3。2.2混凝土試配2.2.1初次混凝土試配試配顯示，1號和2號樣品拌制混凝土的工作性能不佳。1號樣品砂率調整范圍為42%～50%，均出現(xiàn)包裹性不佳，有較嚴重的泌水離析現(xiàn)象，必須補充膠凝材料總用量方能得到有效改善。分析其原因：一是因為該樣品的細度模數(shù)達到2.8，機砂偏粗，用于低強度混凝土效果不佳，需要靠更多的膠凝材料來彌補細顆粒的不足。二是機制砂表面較粗糙，棱角多，導致出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象。2號樣品砂率調整范圍為42%～48%；最終選定為46%；但是當采用46%砂率、160kg/m3用水量的時候，混凝土的初始坍落度為230mm，擴展度520mm，兩小時的坍落度為210mm，擴展度430mm，不能滿足現(xiàn)場實際施工需要。若提高外加劑初始摻量，則出現(xiàn)抓底，泌水離析現(xiàn)象。因此我們聯(lián)系外加劑廠家進行調整。在調整過程中發(fā)現(xiàn)，始終難以找到一個平衡點，拌制的混凝土要么擴展度偏小，不滿足生產(chǎn)需求，要么出現(xiàn)抓底、泌水離析現(xiàn)象。經(jīng)過調整，增加了基準用水量，采用46%砂率、165kg/m3用水量的時候，初始的坍落度為230mm，擴展度570mm，兩個小時的坍落度為220mm，擴展度540mm，能滿足生產(chǎn)需要。但外加劑需要增加增黏組分，摻量較混合砂的混凝土提高0.2%，否則會出現(xiàn)敏感度非常高，砂率或者用水量稍有變動混凝土狀態(tài)就會出現(xiàn)異常的情況。因此，2號樣品實際使用起來效果也不盡如人意。分析其原因，主要還是因機制砂顆粒形態(tài)問題引起的容易出現(xiàn)離析泌水的情況。3號樣品砂率最終選定為43%，與混合砂的混凝土保持了一致，初始坍落度230mm，擴展度600mm，兩個小時坍落度230mm，擴展度560mm，包裹性良好，改變砂率、變化用水量均未出現(xiàn)較敏感的波動現(xiàn)象，試驗成功。歸其原因：一是細度模數(shù)較低，與混合砂基本一致；二是由于通過不斷打磨，使得顆粒形態(tài)變好。但是因其能耗大，產(chǎn)能嚴重下降，加上需要全部取代河砂，機制砂單價又不能定得過高等綜合因素影響，并不是廠家生產(chǎn)的首選產(chǎn)品。2.2.2調整2號樣品再次試配《建設用砂》規(guī)范中對機制砂的要求：當機制砂MB值小于1.4時，石粉含量應小于等于10%。結合所查閱的機制砂混凝土的相關文獻，我們決定采用2號樣品，并另外補充6%左右的石粉，將篩底提升至10%。調整后的2號樣品的級配情況如表2所示。級配曲線如圖1所示（圖中虛線代表Ⅱ區(qū)砂的級配上下限，實線為調整后的2號樣品）。調整后的2號樣品試配效果良好，C30配合比試配結果如表3所示。2.2.3試生產(chǎn)將調整后的2號樣品機制砂用于混凝土生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線采用原有混合砂的模式，一條生產(chǎn)線采用全機制砂的模式，生產(chǎn)一個月后的強度及標準差的對比如表4所示。3結論（1）全機制砂細度模數(shù)宜控制在2.4～2.6之間，MB值在符合標準要求時，對于低強度等級混凝土，石粉含量可以適當提高。換一種說法就是，若把這些石粉含量作為