粗砂細砂復配調整細度模數的研究

楊強，田峻源

（湖南中建五局混凝土有限公司，湖南　長沙　410000）

粗砂細砂復配調整細度模數的研究

楊強，田峻源

（湖南中建五局混凝土有限公司，湖南長沙410000）

本文以粗砂和細砂進行復配，推導出復配后細度模數的簡易計算公式及適用范圍，并通過混合砂復配試驗對公式進行了驗證和誤差分析。結果表明，選用 4.75mm 篩余小于 50g 的砂復配誤差較小；但隨著 4.75mm 篩余增加，誤差也逐漸增加，且復配比例 1∶1 時，誤差最大。

混合砂；復配公式；細度模數

0　前言

隨著國民經濟的發展，我國的土建事業正在高速發展[1]，混凝土攪拌站也如雨后春筍般不斷涌現，各家公司正進行慘烈的競爭。原材料特別是砂的需求量與日俱增，天然砂的開采量巨大，不少地區的天然砂資源已近枯竭，從而導致供應出現前所未有的危機，特別對中砂的需求與日俱增，導致中砂供應極其緊張，經常出現供貨商以次充好，以細代粗的情況。然而短時間內試圖從源頭上解決砂石供應難的問題顯然是不可能，也是不現實的。對于出現的細砂，常規的處理方法為與攪拌站庫存的中砂或粗砂進行復配，但復配的細度模數調整往往需要進行很多次，基本做法就是傳統的細度模數實驗法，從而使試驗工作量加大，時間拖長，如何簡約地計算和調整混合砂的細度模數是一個急需解決的問題[2]。國內許多學者對砂的復配進行了一定的研究，如徐寶華[3]將鐵尾礦粗砂與細砂復配，可完全取代天然砂配置混凝土，且性能優于天然砂混凝土；牛威[4]通過對不同細度模數的砂進行混合，用三種不同計算方法進行計算，并檢驗其誤差和帶來的影響；孫志剛[5]則對砂細度模數計算方法進行了改進，便于工程人員快速精確計算出結果。其中只有牛威提出了混合砂的細度模數計算公式，但未對公式來源進行標注，也沒有對公式進行推導和給出相應的限定條件，可能會造成較大的誤差。

本文通過對混合砂復配后的細度模數進行計算，并在限定條件下，推導出簡易計算公式，并驗證其準確性，為混合砂的復配提供有利的理論依據，降低工作量，加快工作效率。

1　試驗

1.1試驗用原材料

天然河砂：柒家湖砂場生產的細、中、粗砂

1.2試驗儀器

9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm方孔篩，并附有篩蓋和篩底；天平：稱量1000g、感量 1g；搖篩機；烘箱；毛刷等。

1.3試樣制備

試驗采用細、中、粗砂三種砂，通過細砂與中砂、細砂與粗砂兩種混合方式對砂進行混合，驗證復配公式與實際配合的差異。三種砂的篩分結果如表 1 所示。

試樣的篩分：參照 GB/T 14684－2011《建設用砂》的進行。

表1　砂的篩分結果

2　混合砂復配公式的推導

設細砂占 x 份，M1為細砂的細度模數，ma1，ma2，ma3，ma4，ma5，ma6分別為 4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm 和 0.15mm 篩余量（g）；粗砂占 y 份，M2為粗砂的細度模數，mb1，mb2，mb3，mb4，mb5，mb6分別為 4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm 和 0.15mm 篩余量(g)，M3為所配得砂的細度模數，則有：

同理，

由上式可見所配砂細度模數不但與選用兩種砂的比例，細度模數有關，還和兩種砂 4.75mm 分記篩余量有關，而根據 GB/T 14684－2011《建筑用砂》，合格建筑用砂的 4.75mm分計篩余應在 0%～10% 之間，即 0＜a1＜50，0＜b1＜50，且易知x+y=1，0＜x＜1，0＜y＜1，帶入 A 得

當 0＜a1＜b1＜50 時，

同理，

其中當0＜ma1＜mb1＜50時，9/10＜A＜10/9，9/10＜B＜10/9；同理，當0＜mb1＜ma1＜50時，9/10＜A＜10/9，9/10＜B＜10/9，當 ma1=mb1時，A=B=1

綜上，A≈1，B≈1

3　混合砂復配公式的評價

為驗證上節公式，本節選取細度模數為 1.59、2.04、2.39、2.79、3.19 五種不同河砂，通過對上述砂兩兩復配對公式進行驗證，再以 1.59 與 3.21、3.35 兩種 4.75mm 篩余大于 50g 的粗砂進行復配驗證該公式的限定條件。以 7 種河砂進行復配，通過篩分得到實際細度模數 M3(實) 與利用公式M3=xM1+yM2得出 M3的比較結果如下表。

表2　細度模數 M3與 M3(實) 比較結果

由表 2 知，利用公式 M3=xM1+yM2得出的 M3與通過篩分試驗測得的 M3(實) 的絕對誤差小于等于 0.05，相對誤差均小于 2.2%，說明該公式可以用于不同細度模數砂的復配。從表中還可得知，當復配采用 2.79 細度砂時，9 組樣品絕對誤差小于 0.02，相對誤差最高為 1.07%，復配公式能較準確預算復配砂的實際細度模數。而當采用 3.21、3.19、3.35 細度砂時，樣品絕對誤差在 0.02～0.09 之間，相對誤差也有較明顯提升，如樣品 24 中 1.59 砂與 3.35 砂按 1∶1 復配時，絕對誤差達到 0.09，相對誤差達到 3.78%，原因是采用的 3.35 砂的4.75mm 篩余遠超過復配公式適用的 50g。由表中 1.59 與3.21、3.19、3.35 復配可發現，隨著 4.75mm 篩余增多，復配公式的誤差也會隨之增加，且當復配比例為 1∶1 時，誤差較大。但由于砂并非如液體一樣屬于勻質體，混合后，砂的級配更加完整，往往能使混凝土的性能更優異，故混凝土生產過程中，因粗砂 4.75mm 篩余超過 50g 造成的偏差對生產并不構成直接影響。

4　結論與建議

（1）由推導得出的復配公式 M3=xM1+yM2可用于混合砂的復配中，經過多種細度砂的混合篩分試驗對結果進行了驗證，證明了復配公式的可行性；

（2）當選用粗砂的 4.75mm 篩余大于 50g 時，復配公式出現一定偏差，隨著該層篩余量增多，偏差逐漸增大，且當復配比例為 1∶1 時，偏差較大；

（3）建議進行混合砂復配時，盡量避免選取 4.75mm 篩余過高的粗砂與細砂進行 1∶1 復合，但若將復配公式應用于混凝土攪拌站的生產，該誤差對混凝土的生產影響可忽略不計；

（4）建議攪拌站針對不同細度砂進行分倉堆放（尤其以細砂為主），分細度上料，并參照該復配公式對兩個砂倉下料比例進行確定，使生產用砂保持在一個較穩定的區間。

[1] 王陸陸．特細砂混凝土性能的試驗研究[D]．河北工程大學， 2013．

[2] 孟繁義，陳鳳振．機制砂混凝土在南水北調東線穿黃河工程中的應用[J]．中國農村水利水電，2009 (10)： 96-98．

[3] 徐寶華，宋姍．尾礦砂復配在混凝土生產中的研究及應用[J]．商品混凝土，2010(1)：23-25．

[4] 牛威，陳家瓏，戴德忠．混合砂細度模數計算方法的研究[J]．混凝土世界，2010 (8)：54-56．

[5] 孫志剛，盧繼高，張杰，等．普通混凝土用砂細度模數計算公式的改進建議[J]．中國水泥, 2003 (10)：71-73．

［通訊地址］湖南省長沙市雨花區韶山南路 148號（361027）

The research of the fineness modulus of the mixed sand

Yang qiang, Tian Junyuan
(China construction fifth engineering division concrete Co.,Ltd., Changsha410000)

With coarse sand and fine sand mixed, the simple formulas of complex fineness modulus and its scope was derived. The formulas were validated through trials and error analysis. The results show that the error was small when the sand of 4.75mm sieve was less than 50g.However the error was increasing when sieve residue increases, and the biggest error showed when the complex ratio was 1∶1.

mixed sand; formulas of complex; fineness modulus

楊強，男，工程師。