机制砂在普通混凝土中的应用.pdf

2 0 1 5年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CO NC RE T E AND CE MEN T P R0DUC T S 2 01 5 No 7 J u l y 机制砂在普通混凝土中的应用 邹文裕 ， 韦银华 ， 陈晓刚 ( 苏州混凝土与水泥制品研究院有限公司， 2 1 5 0 0 4 ) 摘要 ： 时机 制砂 的 优 缺 点 以及 利 用机 制 砂 拌 制 潺 凝 土 可 能 存 在 的 问题 进 行 了讨 论 ， 并 提 出 了一 些 解 决 方 法 。 希望通过探 讨 总结机 制砂 在普通混凝土生产过程 中的经验 。 合理利用机制砂配制 出能满足 实际工程 需要 的各类混 凝 土 。 关 键 词 ： 机 制 砂 ； 合理 利 用 ： 混 凝 土 Ab s t r a c t ： nl e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v ant a g e s o f ma n u f a c t u r e d - s and a n d t h e p r o b l e m o f t h e u s e o f ma n u f a c t u r e d - s a n d mi x i n g c o n c r e t e a r e d i s c u s s e d a n d s o me s o l u t i o n s a r e p u t f o r w a r d T h r o u g h b e n e fi c i a l d i s c u s s i o n ，t h e e x p e r i e n c e o f the ma n u f a c t u r e d s a n d i n u s e p roc e s s i s s u mma r i z e d wh i c h c a n h e l p t h e ma n u f a c t u r e d s an d o f r a t i o n a l u t i l i z a t i o n t o me e t t l l e n e e d o f the a c t u al p r o j e c t o f v a r i o u s k i n d s o f c o n c r e t e Ke y wo r d s ：Ma n u f a c t u r e d s an d ； Ra t i o n a l u t i l i z a t i o n ； C o n c r e t e 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 0 7 3 0 一 O 5 0前言 混凝土是现代土木工程 中用量最大 、 用途最广 的建筑材料， 其中， 砂同石子、 水泥一样， 是混凝土 的重 要 组成 部 分 。随 着我 国交通 水 电基础 设 施 、 工 业 与民用建筑的大力发展 ， 建筑用砂的需求量越来 越大。但是 ， 为了更好地保护环境 ， 国家在有些地区 禁止或限制天然砂 的无序开采 因而导致天然砂资 源的短缺。在我国有些地区， 天然砂资源匮乏 ， 同时 考虑到远运砂的成本因素 ， 很多工程都进行 了用机 制 砂 代 替 天然 砂 的研 究 ， 积 累 了一 定 的 经 验 ， 如 三 峡工程 、 黄河小浪底工程等【 。 本公司在为 中国中材集 团在南非西北 省承建 的 S e p h a k u水泥生产线提供混凝 土及相关技术服务 中 ，研究使用机制砂生产混凝 土取得 了一些 总结 。 希望通过本文的介绍 ， 能给机制砂的开发应用提供 借鉴。 1 试 验材 料 1 1 水 泥 水泥的基本性能见表 1 。 1 2 粉煤灰 粉煤灰 的基本性能见表 2 。 1 3 砂 、 石 试验用砂石 的技术性能见表 3和表 4 。 1 4 减水 剂 减 水剂 选用 江苏 某公 司生 产 的萘系 缓凝 型减 水 剂 ( 粉剂 ) ， 溶解成 2 5 的液体减水剂 ， 密度 1 1 3 k g m ， 减水率 2 3 。 2混凝土性能比较试验 结合现场原材料 的实际情况 根据前期进行 的 大量试配结果 ， 选取强度等级 C 3 0配合 比进行机制 砂 、 天然 砂及 混 合 砂混 凝 土性 能 的 比较 。考 虑 到 机 制砂细度模数大、 多棱角的特点， 在进行配合 比设计 时。机制砂混凝土砂率比天然砂混凝土砂率提高 了 2 ， 其它参数保持一致。 试验用配合 比见表 5 。 新 拌 混 凝 土 性 能 及 硬 化 后 的性 能 见 表 6及 图 1 、 图 2和 图 3 。 2 1 新拌混凝土性能 从表 5 和表 6的数据可以看出：用机制砂新 拌混凝土在性能上可 以满足施工现场对普通混凝土 的施工要求 ，但机制砂混凝土需要适 当提高砂率来 获得良好的和易性。机制砂混凝土初始坍落度较 表 1 水泥物理力学性能 一 3 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 1期 3机 制砂在 混 凝土 生产 过 程 中的利 弊 以上是对采用优质天然砂、 机制砂及混合砂拌 制混凝土各个性 能进行 的对 比试验 ， 但在混凝土实 际生产中 ， 优质天然砂资源 日益匮乏 ， 因此合理利 用机制砂生产各类混凝 土并不断优化其综合性能 是当代混凝土从业人员必须要面对的课题。 本公 司在南非建设 S e p h a k u水泥生产 线工程 中 ， 由于南非西北省天然砂 资源匮乏 ， 因此 ， 工程初 期只能使用纯机制砂生产混凝土。所使用的机制砂 为南非 当地 O MV公 司生产 ， 细度模 数 3 O ， 石粉含 量 6 7 ， 筛分后 情况如图 4所示。 图 4南非现场 0 MV机制砂筛分后各级配组成 3 1 机制砂在混凝 土生产中的有利方面 ( 1 ) 质量较稳定 混凝 土 生产 涉 及 到水 泥 、 掺 合料 、 砂 、 石 及各 种 外加剂等多种原材料 。对于从业人员而言 ， 相对 于 所使用原材料质量的优劣 。 更担心的是原材料质量 的不稳定。而机制砂相对于天然砂 ， 质量是较为稳 定 的。这不仅可以减轻从业人员平时的工作负担 ， 更重要的是混凝土质量会有更好的保证 。 ( 2 ) 含 泥量 较少 含泥( 泥块 ) 量大对混凝土是个绝对不利因素 ， 会导致混凝土结构裂缝的产生。机制砂是用岩石经 过 机 械 破 碎 所 得 ， 在 破 碎 的过 程 中 ， 可 对 母 材 进行 水洗 ， 可以很好地控制机制砂 的含泥( 泥块) 量。 ( 3 ) 石 粉 的有利 影 响 在机 制砂 中都 含有 一定 量 的石粉 。虽然 石粉 和 泥粉 的颗粒都小于 0 0 7 5 m m， 但泥粉吸附在砂表面， 妨碍砂与水泥 的黏结 ，而适量的石粉可填充在水 泥 、 细砂 的空隙之间 ， 改善混凝土 的孔结构 ， 增强机 制 砂 混凝 土 的物 理 力学 性 能 。 由于石 粉 颗 粒较 细 ， 也能起到一定的改善新拌混凝土和易性的作用4 。 一 3 2一 根 据 有关 文 献 ， 石 粉还 参 与 了水 泥 的 水化 反 应 过 程 。 当石粉 比表面 积达 到 5 0 0 m T k g以上时 ， 石 粉 在混凝土 中具有填充效应、 微集料效应以及在碱激 发作用下 的活性效应。据周明凯等人 的研究认为 ： 石 粉 对水 泥 具有 增 强作 用 认 为石 粉 在 水 泥水 化 反 应 中起 晶核作用 ， 诱导 水泥的水化产物析 晶， 加速 水泥水化并参加水泥的水化反应 ， 生成水化碳铝酸 钙 ， 并阻止钙矾石 向单硫 型水化硫铝酸钙转化圈 。 但笔者认为 ， 一定的石粉含量在混凝土中确实 具有填充效应 。 但无法在水泥 的水化反应 中起到 晶 核作用 。因为在机制砂实际生产过程 中， 产生 的石 粉颗粒细度是有限 的， 为微米级 ， 而要充 当晶体结 晶 的 晶核 ，需 要 纳 米 级 的细 度 ，即 比表 面 积 达 到 5 0 0 m k g以上 ，而如 此 细度 的石粉 在石 粉 总量 中的 含 量 是相 当有 限 的 。因此 ， 机 制砂 中 的石 粉在 混 凝 土中不可能充分参与水泥的水化反应过程。 3 2 机制砂在混凝土生产中的不利方面 ( 1 ) 使用机制砂导致用水量增加 机制砂 的细度模数较大 。 普遍都在 3 0以上 。 为 了保证新拌混凝 土有 良好 的和易性 ，必须提 高砂 率 ， 因此 ， 会导致用水量的增加 。在水胶比有上限要 求或生产高强混凝土时 则需提高减水剂 的掺量 ， 才能满足施工要求 ， 这就将导致混凝土生产成本 的 上 升 。 ( 2 ) 含水率较高且不稳定 机制砂在生产过程中会使用大量的水。在降低 含泥量 的同时 ， 也使机制砂的含水率 较高 ， 有 时甚 至超过 1 0 。 混凝土生产过程中，在原材料质量较稳定 、 配 合比合适的情况下 ， 控制用水量成了混凝土质量控 制的关键。通常做法是混凝土坍落度太大时， 减少 每 m， 混凝土的用水量。在砂的含水率不高时， 这种 做法是可行 的。但如果砂 的含水率很高 ，如达 到 1 0 时 以每 m 混凝土 8 0 0 k g的用砂量计 ， 如果仅 仅是减少用水量， 实际使用的砂则少了8 0 k m 3 ， 这 对新拌混凝土的和易性会有不利的影响。机制砂不 仅含水率较高且含水率不稳定 ， 这就给混凝土的质 量控制提 出了更高要求。 ( 3 ) 保 水性 问题 虽 然机 制砂 中含有 一 定 量 的石 粉 ， 具 有 一 定填 充作用 。能在一定程度上改善新拌混 凝土的保 水 性 ， 但与天然砂相 比， 机制砂粗颗粒较多 ， 颗粒多棱 角 颗粒级 配稍差 ， 石粉 的正面作用不足 以抵消机 制砂本身的物理特性对混凝土带来 的不利影响 ， 导 致用机制砂新拌的混凝土初始坍落度较小时 ， 混凝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 1 期 处的机制砂得到 自然风干 不至于生产时都在使用 含水率较高的机制砂。 A处机制砂用完后 ， B处停止 新进砂子的堆放 。使用 B处的机制砂进行生产 ， 新 进场的机制砂堆放到 A处 ， 使 A处的机制砂得到 自 然风 干 。 如此“ 使用一堆放” 循环 ， 可以有效控制机制砂 的含水率在较低的水平。这样不仅有利于混凝土生 产的质量控制 ， 也有利于提高混凝土的生产效率。 4 3 合理调整配合 比 机制砂 中含有一定量的石粉 ， 对混凝土的和易 性有一定的改善作用 。对于使用低品质水泥生产混 凝土时 ， 由于胶凝材料 的用量较使用高品质水泥 的 要多。 不存在混凝土中粉料不足从而影响和易性的 问题。因此 ， 使用机制砂配制混凝土时， 机制砂 中的 石 粉不仅不会 起到改善 混凝土 和易性 的作 用 。 相 反 ， 会使混凝土的和易性变差。所 以可以考虑降低 掺合料掺量 。 充分发挥石粉对混凝土和易性 的改善 作用 。最终的掺量需要经过试配来确定 。 确保新拌 混凝土和易性的同时 也要保证混凝土其它性能得 到满足 。 5结论 ( 1 ) 机制砂由于是工厂化生产 ， 质量稳定可靠 ， 含泥量及泥块含量可以得到有效控制 。 ( 2 ) 机制砂由于颗粒尖锐、 多棱角 ， 细度模数偏 大 ， 通常需要提高砂率才能满足新拌混凝土 的工作 性 能 。 】 l 匕 ( 3 ) 机制砂中的石粉对混凝土的和易性有一定 的改善作用 ， 但过多的石粉含量 ， 反而会给混凝土 的生产及混凝土性能带来诸多不利的影响。 ( 4 ) 单独使用机制砂配制混凝土 ， 经过合理 的 配合 比设计 ， 基本能生产出满足一般工程需要的普 通混凝土 ， 但依然存在诸多不足。使用机制砂与天 然特细砂混合 。 生产 出的混凝土更接近优质天然 中 砂拌制的混凝土 ， 混凝土的工作性及其他物理性能 更佳 。 参考文献 ： 【 1 】 杨 文烈， 邸春福 机制砂 的生 产及在 混凝土 中 的应 用 】 混凝土。 2 0 0 8 ( 6 1 ： 1 1 3 一 l l 6 【 2 】 庞林太 机制砂混凝 土在 工程实践中的应用【 J 铁 路工程 造价管理， 2 0 0 7 ( 7 ) ： 2 8 3 1 【 3 】阳晏， 王雨利， 周明凯， 等 机制砂的石粉含量对 C 3 0泵 送混凝土性能的影响 J 武汉理工大学学报， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 4 4 - 4 6 4 贺 图升， 周 明凯 石粉对机制砂混凝土拌合物 泌水 率的影 响 J 】 混凝土， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 5 8 6 0 5 】 周 明凯， 彭少 民， 徐健， 等 用石 屑代砂 配制路 面混凝 土 的技术研究 【 C 】 第三界 国际道路和机场路 面技术大会论 文 集 1 9 9 8 ： 4 0 3 - 41 0 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 5 2 1 作者简介 ： 邹文裕 ( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 助理工程师。 通讯地址 ： 苏州市三香路 7 1 8号 联 系 电话 ： 1 3 9 1 2 61 7 0 0 4 与 酬 ， 明77 重磅推 出 4本增刊 1 预 应力混凝土管桩行业发展 二十年优秀论 文汇编 定价： 6 0 元 册 2 江苏省 第八届混凝土新技术研讨会论文集( 2 0 1 2 - 年) 定价： 5 0 元 册 3 江苏省第九届混凝土新技术研讨会论文集( 2 o i 4 年) 定 价： 5 0 元 册 - 4 2 0 1 4年混凝土外加剂新 技术及应用学术交流会论文集 定价： 5 0 元 册 欢迎广 大读者邮购增刊 。 普通印刷 品邮寄免收 邮费 ， 按定价汇款 即可 ； 如 需挂 号或特快 ， 另外加付 邮 资 。汇单上请注明所购买增刊的名称及 收件人 、 详细地址和 邮政编码等相关信息。 汇款地址 ： 江苏省苏州市三香路 7 1 8号 邮编 ： 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