改善機(jī)制砂品質(zhì)提高混凝土性能試驗(yàn)研究

范吉寶（新疆天山筑友混凝土有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 8300001）

改善機(jī)制砂品質(zhì)提高混凝土性能試驗(yàn)研究

范吉寶（新疆天山筑友混凝土有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 8300001）

隨著新疆多項(xiàng)建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，商品混凝土用量日益增多，作為占混凝土總量80%左右的砂石料用量也越來越大，天然的資源已經(jīng)不能滿足這種社會(huì)需求，并且我國環(huán)保要求越來越高，很多地區(qū)禁止開采天然砂石，為了解決這個(gè)問題，天山筑友公司于2012年6月新建了20萬m3用機(jī)械破碎卵石生產(chǎn)機(jī)制砂的生產(chǎn)線，并于當(dāng)年8月投入生產(chǎn)，根據(jù)天山股份公司的要求，天山筑友公司進(jìn)行改善機(jī)制砂品質(zhì)提高混凝土性能試驗(yàn)研究，通過試驗(yàn)對(duì)顆粒級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，選擇較為合理的級(jí)配、最終達(dá)到使混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性、保水性等和易性處于最佳或良好狀態(tài)；使各項(xiàng)力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)與施工要求，同時(shí)還應(yīng)取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

機(jī)制砂；混凝土；性能試驗(yàn)；應(yīng)用

根據(jù)2012年10月天山股份公司商混管理部與天山筑友公司對(duì)本公司下達(dá)的機(jī)制砂有關(guān)項(xiàng)目的試驗(yàn)任務(wù)，本公司立即組織安排相關(guān)技術(shù)人員開展了此項(xiàng)工作，重點(diǎn)對(duì)天山筑友公司砂場(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)制砂進(jìn)行了試驗(yàn)與分析。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工篩分、分級(jí)，然后再進(jìn)行調(diào)整，由Ⅰ區(qū)的細(xì)度模數(shù)μ=3.3～3.4的粗砂，配制成Ⅱ區(qū)的細(xì)度模數(shù)μ=2.9、μ=2.5和μ=2.3的中砂，再由這種砂與天然水洗砂按1:1比例進(jìn)行膠砂流動(dòng)度、3d/28d膠砂強(qiáng)度以及通過配制好的混合砂進(jìn)行C30混凝土和易性和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)用的材料和檢測(cè)結(jié)果

1.1 原材料檢驗(yàn)結(jié)果

表1 水泥檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

表2 粉煤灰檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

表3 礦粉檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

水泥、粉煤灰、礦粉、機(jī)制砂、水洗砂、卵石、混凝土外加劑等原材料的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均符合相關(guān)規(guī)范或滿足試驗(yàn)需要的要求，具體檢驗(yàn)結(jié)果詳見表1-表6。

表4 砂檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

表5 卵石檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

表6 混凝土外加劑檢驗(yàn)結(jié)果匯總表

2 砂的試驗(yàn)結(jié)果

2.1 天然水洗砂

多年來，烏魯木齊混凝土攪拌站均采用天然水洗砂，由于資源受到一定限制，砂場(chǎng)為了多出砂，篩孔多采用8mm甚至孔徑更大的篩子，用戶購買回的砂子含石較高，最高達(dá)35%以上。本次試驗(yàn)的天然砂含石率20.8%，超標(biāo)10.8%，細(xì)度模數(shù)μ=3.4，屬Ⅰ區(qū)粗砂。

2.2 天山筑友機(jī)制砂

該砂含石率9.7%，雖未超標(biāo)，但接近上限，粒徑2.36mm的有10%超指標(biāo)上限，細(xì)度模數(shù)μ=3.3，600μm累計(jì)篩余73.6%，屬Ⅰ區(qū)上限的粗砂。

2.3 昌吉市水洗機(jī)制砂

該砂含石率5.4%，在規(guī)定范圍內(nèi)，但粒徑2.36mm的超指標(biāo)，規(guī)定11%以上，600μm累計(jì)篩余75%以上，細(xì)度模數(shù)μ=3.5，屬Ⅰ區(qū)粗砂。

鑒于上述情況，有必要對(duì)機(jī)制砂顆粒級(jí)配進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.4 機(jī)制砂顆粒級(jí)配調(diào)整試驗(yàn)

通過對(duì)機(jī)制砂顆粒分級(jí)之后，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，直至使其符合Ⅱ區(qū)中砂。本次試驗(yàn)共配制細(xì)度模數(shù)μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9三種。再用這種與天然砂1:1組合進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下（具體試驗(yàn)結(jié)果詳見表7）。

1）μ=2.3機(jī)制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)；

2）μ=2.5機(jī)制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)；

3）μ=2.9機(jī)制砂與μ=3.4、μ=3.3兩種天然砂分別按1:1和1:0.95比例進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

2.5 含水量7.6%和9.4%的昌吉水洗機(jī)制砂分別與天山筑友水洗機(jī)制砂進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3 膠砂試驗(yàn)結(jié)果

按GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》與GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然水洗砂、機(jī)制砂及將機(jī)制砂通過人工調(diào)整配制成Ⅱ區(qū)細(xì)度模數(shù)μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9的中砂進(jìn)行膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，與用ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度進(jìn)行比較。另外，選擇μ=2.3與μ=2.9的兩種配制砂摻加不同摻量的石粉，在相同條件下進(jìn)行上述試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下：

1）天山筑友細(xì)度模數(shù)μ=3.4的天然水洗砂，2.36mm粒徑累計(jì)篩余達(dá)45%以上，粗顆粒多，膠砂流動(dòng)度最大，為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的108%，其強(qiáng)度接近ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

2）天山筑友細(xì)度模數(shù)μ=3.3的原狀機(jī)制砂，粗顆粒多，2.36mm粒徑累計(jì)篩余也在45%以上。但由于150μm以下的顆粒較多，比表面積增大，需水量較大，相同用水量其膠砂流動(dòng)度僅為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的78%，但膠砂強(qiáng)度均高于ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

3）昌吉原狀水洗機(jī)制砂：筑友天然水洗砂按1:1比例且不摻石粉，膠砂流動(dòng)度為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的83%，強(qiáng)度為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的90%-95%，膠砂流動(dòng)度略高于天山筑友，但膠砂強(qiáng)度比天山筑友低20%。

4）細(xì)度模數(shù)μ=2.3的配制砂（不含石粉），同樣因細(xì)顆粒多，比表面積大，需水量也大，其膠砂流動(dòng)度僅為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的59%；膠砂強(qiáng)度較低，僅為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂膠砂強(qiáng)度的51%-65%。摻入石粉的膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度雖有所改善，但效果不理想。

5）細(xì)度模數(shù)μ=2.9的配制砂，膠砂強(qiáng)度均高于ISO

標(biāo)準(zhǔn)砂，但膠砂流動(dòng)度為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的81%，但膠砂抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度均超過ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

表7 各類砂顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表8 膠砂性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表

6）針對(duì)上述情況，細(xì)度模數(shù)μ=2.9的配制砂較為理想，于是，我們重點(diǎn)選用細(xì)度模數(shù)μ=2.9的機(jī)制砂與天然水洗砂按1:1比例并摻入4%、6%、8%的石粉進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，用這種砂（簡(jiǎn)稱混合砂）在用水量等相同情況下，膠砂流動(dòng)度、膠砂強(qiáng)度比不摻石粉的砂還好，其各項(xiàng)性能均接近甚至超ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的各項(xiàng)性能。

7）對(duì)昌吉濕機(jī)制砂，即剛從砂場(chǎng)拉回的水洗濕砂，其含水7.6%和9.4%的膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果很不理想，流動(dòng)度很大，為238mm和277mm，但強(qiáng)度卻大幅度降低，3d與28d抗折強(qiáng)度僅達(dá)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的29%和55%，3d與28d抗壓強(qiáng)度僅達(dá)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的37%和42%。

表9 2012年機(jī)制砂品質(zhì)改善C30試配試驗(yàn)結(jié)果匯總表

以上試驗(yàn)用水量均為225mL（除濕機(jī)制砂），有不少膠砂流動(dòng)度與ISO標(biāo)準(zhǔn)砂流動(dòng)度相差較大。于是考慮，用水量增加為290mL，重復(fù)上述試驗(yàn)。因用水量加大，流動(dòng)度大幅度增加，有的甚至達(dá)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的147%，由于水量加大，水灰比自然隨之增加，因此，膠砂強(qiáng)度也就大幅度降低，28d最低強(qiáng)度只有ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的42%，此項(xiàng)試驗(yàn)意義不大，未再繼續(xù)下去。具體試驗(yàn)結(jié)果詳見表8。

4 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

通過改變機(jī)制砂的級(jí)配，摻入不同摻量的石粉，進(jìn)行膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，初步選定機(jī)制砂Ⅱ區(qū)細(xì)度模數(shù)μ=2.9的中砂與Ⅰ區(qū)細(xì)度模數(shù)μ=3.3的粗砂按1:1比例混合成Ⅱ區(qū)細(xì)度模數(shù)μ=3.1的粗砂為重點(diǎn)，進(jìn)行混凝土和易性和混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)。以此與其它砂的混凝土性能進(jìn)行試驗(yàn)比較。

本次試驗(yàn)由于時(shí)間緊，只選C30強(qiáng)度等級(jí)混凝土進(jìn)行代表性試驗(yàn)，其條件是水泥、摻合料、砂及砂率、石、外加劑、水等均不變，只改變石粉摻量，石粉摻量為0、2%、4%、6%、8%五個(gè)配比配制的混凝土與其它砂配制的混凝土和易性及抗壓強(qiáng)度進(jìn)行比較，其試驗(yàn)結(jié)果詳見表9。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比以天然水洗砂28d抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn)。

用配制的混合砂（摻與不摻石粉，或摻量2%～8%）配制的混凝土，其抗壓強(qiáng)度均高于天然砂配制的混凝土，摻2%石粉與不摻石粉的7d與28d混凝土抗壓強(qiáng)度基本接近。而28d抗壓強(qiáng)度較天然砂混凝土強(qiáng)度高達(dá)143%。而且混凝土拌合物的和易性(流動(dòng)性、粘聚性、保水性等)均優(yōu)于其它所有的混凝土。

5 結(jié) 語

1）細(xì)度模數(shù)為2.9的配制砂與天然砂按1:1比例的混合砂，使用效果較佳。

2）由于此種機(jī)制砂的粒型較差，篩分有部分公稱粒徑4.75mm、2.36mm及1.18mm的累計(jì)篩余不合格，因此機(jī)制砂的空隙率較大，造成混凝土所需的砂漿較多，富余的砂漿變少，混凝土和易性會(huì)變差。建議用機(jī)制砂生產(chǎn)混凝土?xí)r，適當(dāng)提高膠凝材料，嚴(yán)格控制混凝土出廠檢驗(yàn)及施工現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，確保混凝土性能能夠滿足施工要求。

3）針對(duì)筑友砂場(chǎng)加工生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒級(jí)配結(jié)果，建議砂場(chǎng)在機(jī)制砂生產(chǎn)流程中，考慮采用機(jī)制砂按顆粒不同粒徑分倉計(jì)量，按比例配合后出成品

Experimental study on improving quality of machine-made sand and improving concrete performance

With the rapid development of Xinjiang construction industry,commercial concrete dosage increasing, as for about 80% of the total amount of sand stone concrete is more and more big,natural resources cannot satisfy the needs of society,and China’s environmental protection have become increasingly demanding,many areas prohibit the exploitation of natural sand,in order to solve this problem, the Tianshan building friends of the company in June 2012 200 thousand new m3 pebble production mechanism sand crushing machinery production line, and put into production in August of that year,according to the company requirements of Tianshan,Tianshan zhuyou company to improve mechanism of sand quality study on improving the performance of concrete, through the test to adjust the grading, grading, select a more reasonable reach the fluidity,viscosity of concrete mixture concentration,water retention and easy in the best or the good condition;The mechanical properties meet the requirements of design and construction,and at the same time, good economic and social benefits should be obtained.

Machine-made sand; concrete; performance test; application

TU502.6；TU528.041

A

1003-8965（2017）05-0101-05