淺析機制砂在混凝土中的應用

段樹生

（貴州平福建材有限公司，貴州 562400）

淺析機制砂在混凝土中的應用

段樹生

（貴州平福建材有限公司，貴州 562400）

本文介紹了水洗制砂、碎石制砂和機制山砂這三種機制砂的成型工藝、特點，及其對混凝土的影響和改善方案。筆者將總結實用經驗并與大家分享，以便于機制砂在混凝土生產中的應用。

機制砂；混凝土；應用

0 概述

機制砂在傳統觀念中被誤認為是采石破碎留下的粉塵廢料，機制砂中石粉的主要成份是 CaCO3，石粉的填充效應不但可以提升混凝土的密實性，還可以增加混凝土拌合物的粘聚性，以減少混凝土拌合物的離析概率及膠材少、料散等問題。當機制砂被洗除粉塵后，其顆粒級配更容易滿足級配應用需求。

由于開采等多方原因，機制砂又分為水洗制砂（開采過程中用水清洗其石粉和泥粉后的產物，通常在湖南、湖北等水資源豐富的地區應用）、碎石制砂（由石子二次破碎形成）與機制山砂（為節省開采成本或條件限制，未對泥粉另處理過的機砂）。下面就水洗制砂、碎石制砂、機制山砂，分別列出筆者在使用過程中遇到的問題及解決方法。

1 水洗制砂

水洗制砂是在生產后被水二次清洗除粉/泥的產品。水洗制砂的特點如下：

（1）含水變化大。由于砂自身飽和水份，在使用過程中容易出現因含水波動造成的質量不穩定。因此生產混凝土拌合物時應密切關注其出機狀態，控制外加劑用量及用水量，避免拌合物離析。

（2）棱角明顯，表面粗糙而使混凝土流動性不足，由此給泵送和施工增加了相應的困難。因此在水洗機砂混凝土配制過程中宜適當增加摻合料或砂率以補償粘性不足出現的塑性差問題。

（3）顆粒級配。在筆者剛使用水洗制砂時曾對隨機抽樣 1 周入庫的 7 份樣品進行檢驗（見圖 1）。平均細度模數 2.9。其中 0.63mm 和 0.315mm 篩余總量偏少，分別為 39.76%、38.15%、40.23%、35.83%、33.43%、36.87% 和 37.98%。通過對比分析發現其中篩余量隨制砂所用原石的不同而發生變化。同水灰比的 7組水洗制砂與 2 組河砂試驗顯示（見圖 1），拌合物狀態隨機制砂規格發生變化，第 3 組試件粘聚性和流動性明顯優于第 5 組試件，兩組河砂試件流動性最好。

圖 1 水洗制砂抽樣試驗原始記錄

2 碎石制砂

2.1 碎石制砂工藝

碎石制砂是由于受資源限制，為減少對環境的污染，在毛石除泥/石粉后，由碎石二次破碎形成。

2.2 碎石制砂特點

（1）顆粒粗糙、棱角多、含石粉，配制混凝土時間接影響混凝土拌合物的可塑性，并有增加裂縫的風險。石粉會吸附少量的水份和外加劑。因此在使用過程中需密切關注拌合物可塑性變化，同時還應預防混凝土構件裂縫問題。

改善方法：

1）調整機制砂顆粒規格來平衡制砂過程中石粉在砂中的占比。

2）在外加劑中適量添加引氣成份和助流成份來調整流動性。

3）適當增加用水量及外加劑用量來補充被石粉吸收部分，且注意緩凝劑成份及比例。

4）以調整砂率達到最佳來補充其本身粗糙、阻力大的問題。

（2）碎石制砂過程中產生的少量石粉可以增加拌合物的粘聚性，以減少混凝土的離析概率及膠材少、料散等問題，還有利于施工找平與二次抹面。同時石粉的填充效應還可以提升混凝土的密實性。

筆者用碎石制砂（含石粉 10%）與河砂（含泥1.8%）同水膠比條件下各做了 10 組對比試驗，28天標養試件試壓結果顯示，碎石制砂的強度均值為44.2MPa，河砂強度均值為 42.7MPa。碎石制砂強調度比河砂高 3.5%。

（3）吸水性：由于制砂生產過程中沒有第二水份的滲入，會產生少量石粉，其單方用水量大于水洗制砂與河砂，在攪拌過程中由于拌合時間短其顆粒不能完全飽和水份，在運輸過程中石粉會吸取部分水與外加劑。因此容易出現到施工現場偏干現象。致使其工作性能降低。

改善方案：

1）檢測對比其吸水與外加劑吸附性，適量增加生產用水量和外加劑摻量。

2）調整機制砂的生產規格，增大細度模數以平衡其石粉比例，減少石粉對外加劑的吸附量。

（4）收縮（易開裂）：由于石粉偏細致使整體收縮應力增加。因此在混凝土澆筑過程中，以督導規范施工來幫助減少收縮裂縫產生概率。

常見表面失水性裂縫：

1）其產生原因與特點是混凝土保塑性能要求高，因此通常選擇調整混凝土保坍與凝時來保持混凝土的這一工作性。且石粉本身吸水就容易出現表面假凝（表面失水起皮），當混凝土真正凝固時假凝部分被收縮拉口而出現開裂。

2）施工單位為省工省力通常采用一次成型方法且養護未及時到位而增加裂縫形成概率。

3）形成時間通常在混凝土澆筑 4～6 小時左右終凝前出現微裂紋，日照風干天氣建筑結構更明顯，形成時間更短。

4）裂縫補救不及時多數為貫穿結構。

控制措施：

（1）調整拌合物外加劑緩凝成份在混凝土中占比及混凝土凝結成份的選配。

（2）督促施工單位按 GB 50204—2011《混凝土結構工程質量驗收規范》施工，及時覆膜養護（也可選擇二次模面或初凝澆水辦法，此方法對混凝土凝時把握要求很高）。

（3）避免混凝土等待時間過長而二次流化問題。

3 機制山砂

原石破碎時為了節省開采成本與提高產量，也會有受地理位置影響等原因而未先剔除泥/石粉。其泥/石粉含量超過國家標準要求，其 MB 值通常大于 1.4，因此在使用過程中極易出現大吸水性、大收縮（易開裂）、高粘度（流動性差）。因此也有人稱“山砂”。用其制備的混凝土具有以下的特點：

（1）大吸水性：由于制砂生產過程中其中泥/石粉占比高而細，其單方用水量遠遠大于碎石制砂、水洗機砂與河砂，然而攪拌過程中由于拌合時間短其顆粒不能完全飽和水份，因此很容易出現到施工現場過于干粘的現像。同樣泥/石粉在吸取部份水與外加劑后，不但造成外加劑與水用量不足，同時由于自身體積膨脹，其工作性能速降。改善方案類同于碎石制砂。

（2）大收縮（易開裂）：由于泥/石粉含量大，整體收縮應力增加。因此在使用過程中應控制其收縮裂縫。同時由于漿體增加和泥/石粉本身吸水，因此更需要施工時注意表面失水性裂縫的產生。表面失水性裂縫產生原因及特點基本相同于碎石制砂，且更容易形成和難控制。

（3）粘度高、粗糙、流動性差。由于粉含量偏大，泥/石粉吸水后會產生少許膨脹，混凝土粘稠度增高出現塑性不足，顆粒多棱角流動性降低，給施工、泵送增加了相應的不便。因此使用時需提高混凝土的工作性能。

改善方法：

1）調整砂率來保持拌合的可泵性。

2）調整機制砂顆粒規格來平衡泥/石粉在砂中的占比。

3）在外加劑中添加引氣成份和助流成份來擴大拌合物的流動性。

4）適調用水量及外加劑用量來補償泥粉對其的吸附（且注意緩凝劑成份及比例）。

（4）強度偏低：由于在制砂過程中毛料夾帶入的泥土未先剔除。因而直接影響到水泥的膠結力。筆者用機制山砂（泥/石粉含量 13%）與河砂（含泥 2.4%）同水膠比條件下各做了 15 組對比試驗，28 天標養件試壓結果顯示，機制山砂的強度均值為 34.3MPa，河砂強度均值為 37.9MPa。機制山砂強度低于河砂 9.4%。

混凝土是材料填充密實的整體，也并非石子越多強度越高，而級配越合理、密實性越高、材料越好、水膠比最佳的配合比為上。眾所周知影響混凝土強度的因素很多，而機制砂合理的應用于混凝土生產也能提升混凝土的品質，同時有效地保護了我們的生活環境。

4 結語

機制砂質量與混凝土質量息息相關，因此在實際應用過程中需嚴控原材料入場質量，多檢驗，依據試驗參數制定相對應的配合比，以有效數據主導混凝土生產。

段樹生，男，負責攪拌站任技術管理七年多，使用機制砂 6 年，對混凝土配合比優化、機制砂應用、外加劑復配、生產管控有豐的臨場經驗。

［通訊地址］貴州省黔西南布依族苗族自治州興義市魯屯鎮義龍大道（562400）