機制砂特性及其在混凝土中的應用分析與闡述

鐘華金（福建億昇建材有限公司）

機制砂特性及其在混凝土中的應用分析與闡述

鐘華金
（福建億昇建材有限公司）

機制砂屬于一種中粗砂，是粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，細度模數在2.6mm到3.6mm之間。目前，高性能混凝土中一般都含有機制砂，這種混凝土的英文全稱是High performance concrete，經常被簡寫成HPC，其耐久性、穩定性、柔韌度與強度在機制砂的作用下更為良好。本文將簡單介紹機制砂及其特性，并淺析機制砂在混凝土中的運用。

機制砂；特性；高性能混凝土

機制砂這種粒徑小于4.75mm的巖石顆粒屬于中粗砂，主要是由出土處理、磨碎、篩分制砂等程序制作而成。它和天然砂不同，大多呈砂片狀顆粒，穩定性良好。在混凝土中，機制砂一般都被配成了砂漿以穩定混凝土的結構。但是，我國的機制砂在混凝土工程的應用中尚且存在一些必須解決的問題，像機制砂中的石粉含量控制，機制砂的加工工藝與質量控制等。本文將系統論述這些問題，并從控制好機制砂中的石粉含量；提高加工技術；確保機制砂的生產質量，做好混凝土的質檢工作等三個方面來探討機制砂在混凝土中的運用方案。

1　機制砂及其特性

機制砂是一種粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，它屬于中粗砂，其基本生產流程是從礦石、鵝卵石、尾礦中提煉集料并磨制成砂。其中，用礦石磨制的機制砂質量優、穩定性高，但是數量很少，而且礦石非常珍貴，用礦石磨制機制砂缺乏經濟性；用來生產機制砂的鵝卵石大多來自河道，裹挾著大量的泥沙和天然砂，磨制出來機制砂質量參差不齊，數量也不多；從嚴格意義上來講，用尾礦生產的機制砂是從尾礦中的生石灰、碎石塊加工而成的，經過篩分以后的機制砂質量差別較大，石粉含量較高，顆粒較大，表面不如天然砂細膩。目前，在配置混凝土時都會添加機制砂，特別是適用于大型建筑工程與路橋工程的高性能混凝土，這種混凝土的英文名是High performance concrete，經常簡寫成HPC，不僅在耐久性、穩定性、柔韌度與強度方面具有獨特的優勢，而且比使用普通混凝土更為經濟實惠。高性能混凝土含有砂漿、石灰石、粘土、石膏粉和煤粉。其中的砂漿就是由機制砂配置而成的，其結構非常穩定堅固，維護了高性能混凝土的耐久性與穩定性。石灰石又稱為生石灰（quicklime）或者氧化鈣（calcium oxide），是一種無機化合物，一般呈現為白色或者淺灰色塊狀，在灰漿、熟石膏、水泥中占有重要比例。粘土（clay）是直徑小于0.005毫米的土質顆粒，屬于含水鋁硅酸鹽，將粘土加入到高性能混凝土可以防滲水。石膏粉由石膏（gypsum）磨制而成的，是一種具有重要實用價值的硫酸鹽礦物，主要成分是水硫酸鈣，用做建筑材料可以有效確保建筑質量。在高性能混凝土中添加煤粉可以提高混凝土的粘合性與穩定性。

2　機制砂在混凝土中的應用問題

2.1 機制砂中的石粉含量控制不當

高性能混凝土的砂漿是由機制砂配置而成的，機制砂中含有適量的石粉方能維護混凝土的穩定性和柔韌性，但是，機制砂中的石粉含量往往很難把握。部分機制砂加工企業不是特別注重石粉的添加，嚴重影響機制砂的質量。

2.2 機制砂的加工工藝有待提升

據專家研究，我國企業加工機制砂的機械設備遠遠落后于美國，自動化技術含量較低，在提煉集料時很難充分汲取礦石、鵝卵石、尾礦中的砂質原料，造成了不必要的資源浪費，在一定程度上減少了機制砂的生產數量，不能為混凝土提供充足的優質機制砂。其次，鵝卵石一般都帶有天然泥沙，加工機械設備不會自動過濾這種天然泥沙，導致機制砂的穩定性降低。

2.3 機制砂的質量難以保證

多數加工企業在機制砂生產完畢后不注重對機制砂的質量檢測，沒有嚴格檢驗機制砂的穩定性、粘結力和石粉參數比，很少給機制砂添加適當的粉煤灰，導致機制砂的質量沒有保證。另外，企業一般都是直接把剛生產出來的機制砂摻入混凝土中，也沒有對混凝土的結構密度、粘結力和防水性能以及抗壓強度進行有效的檢測。

3　機制砂在混凝土中的應用方案

3.1 控制好機制砂中的石粉含量

在高性能混凝土中加入機制砂之前要控制好機制砂中的石粉含量，需要注意的是，機制砂中的石粉主要是指粒徑小于76um而大于16um的小顆粒，而且，石粉的平均力度應該是天然泥沙的4倍。天然泥沙對高性能混凝土的穩定結構有害，給機制砂加入適量的石粉可以彌補機制砂的缺陷，提高混凝土的細骨料質量。因此，要盡量降低機制砂中的天然泥沙含量，將機制砂的石粉含量比控制在3%、5%和7%之間，這樣可以有效改善機制砂和混凝土的性能，維護混凝土的結構穩定性。另一方面，為了防止機制砂在開采與加工過程中被摻入天然泥土，需要借助快速檢驗和亞甲藍MB值實驗對機制砂及其所含的石粉量和其他參數比進行嚴密的檢測。而且，不能使用水洗法來控制機制砂中的石粉含量，這樣不僅會造成水資源浪費，而且嚴重影響機制砂的質量。可以依據國際標準，在配置強度大于C30的機制砂高性能混凝土時將石粉含量控制在10%以內，強度在C20到C30之間機制砂高性能混凝土的石粉含量不能高于15%，強度小于C20的機制砂高性能混凝土的石粉含量應小于20%，這樣可以有效維護機制砂混凝土的穩定結構。

3.2 提高加工技術

要運用機制砂來維護高性能混凝土的結構穩定性，必須為混凝土提供大量的優質機制砂，不能用劣質材料來代替機制砂，因此，要提高機制砂的加工技術和機械設備的自動化含量，充分汲取礦石、鵝卵石、尾礦中的優等原料，避免資源浪費，而且要及時過濾鵝卵石的天然泥沙，維護混凝土的穩定性和柔韌性。

3.3 確保機制砂的生產質量，做好混凝土的質檢工作

企業在加工好機制砂之后應立即檢驗機制砂的質量，對機制砂的穩定性、粘結力和石粉參數比進行嚴格的監測與實驗，要給機制砂添加適量的粉煤灰以確保機制砂符合國際標準的要求。其次，要做好摻入機制砂的混凝土質檢工作，對混凝土進行熱處理、酸處理、堿處理和鹽處理實驗，并注意觀察混凝土在這四種處理工作中的測試結果，熱處理的拉伸程度應保持在96%，酸處理不能低于91%，堿處理的拉伸程度應保持在93%，鹽處理需控制在95%以上，這樣方能保持混凝土的結構密度與不透水性，然后通過預算砂漿與混凝土的粘結強度來檢混凝土的防水效果，其粘結強度不能低于98%，這樣方能全面確保混凝土的耐久性、穩定性、柔韌度、防水性能與抗壓能力符合高性能混凝土的標準。

4　結束語

綜上所述，機制砂屬于一種粒徑小于4.75mm的中粗砂，其細度模數在2.6mm到3.6mm之間，基本生產流程是從礦石、鵝卵石、尾礦中提煉集料并磨制成砂。在混凝土中加入機制砂可以有效提高混凝土的耐久性、穩定性、柔韌度與抗壓能力。但是，我國的機制砂在混凝土工程的應用中尚且存在一些必須解決的問題，例如機制砂中的石粉含量控制不當，其加工工藝有待提升，機制砂的質量難以保證等。因此，必須控制好機制砂中的石粉含量，提高加工技術，確保機制砂的生產質量，做好混凝土的質檢工作，以維護混凝土的結構穩定性。

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