整形機制砂在預拌混凝土中的制成及應用

馮立紅

匯通路橋建設集團有限公司 河北保定 074000

混凝士是現代主要建筑材料之一，也是世界上生產量最大的人造材料。由于天然砂資源正逐步減少，隨著各地政府部門對于開采天然砂執法力度的加大，天然砂作為一種地方資源短時間內不可能再生和長距離運輸，造成其價格不斷上漲，并早已滿足不了市場建設需求，且近年來挖取的天然砂質最也越來越差，顆粒級配不合理、含泥量和泥塊含量嚴重超標，用于工程后影響混凝土產品質量。按照習總書記“兩山論”（既要金山銀山，也要綠水青山）的發展理念，機制砂的生產和使用應運而生，整形機制砂尤為推崇。

1 整形機制砂的特性

1.1 機制砂的定義、生產和發展現狀

DBJ/T13-116-2015《預拌機制砂混凝土生產及施工技術規程》機制砂定義：經除土處理，由機械破碎、整形、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的母巖為花崗巖、石灰巖的巖石、礦山尾礦顆粒，但不包括軟質、風化的顆粒，俗稱人工砂[2]。

目前我國機制砂的生產主要有三種形式：一是開礦產石的同時專門生產的機制砂，包括整形機制砂與水洗機制砂兩種：二是用河道里的卵石生產的機制砂，或配以少量天然砂生產的混合砂，三是用各種尾礦料生產的機制砂。

1.2 水洗機制砂與整形機制砂對比

普通水洗機制砂：材質不穩定、粒形差（顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙）、級配不合理（大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒偏多）、含泥量及雜質多、細度模數偏大（大于3.0）、顆粒針片狀較多，0.6-0.15mm之間細顆粒偏少，混凝土的和易性較差，對混凝土性能不利，容易引起混凝土的外觀質量缺陷。整形機制砂：母材質量穩定可靠（可利用尾礦等廢棄物）、粒形佳（圓球形或六面體）、級配（細度模數2.4-3.0）可調，適合配制泵送混凝士、高強混凝士、高性能混凝士，其密實度高，孔隙率低，界面性好可禁性、流動性良好，節約水泥等膠凝材料用量，從而降低碳排放。

1.3 整形機制砂的優勢

（1）可滿足客戶多樣性需求，包括各種混凝土、砂漿、砌塊、構件、瀝青混合科等：

（2）環保優勢：杜絕濫采挖天然砂導致的生態破壞；

（3）成本優勢：機制砂綜合成本比天然砂低；

（4）粒形優：機制砂粒形可以做到接近圓球形或六面體；

（5）可調優勢：粒形、級配、細度模數、石粉含量均可調，可以滿足不同客戶要求；

（6）石粉優勢：附屬物石粉可以進行二次利用，具有附加值；

（7）質量優勢：由于機制砂母巖穩定，廠內加工，質量穩定；

（8）整形機制砂可提高混凝土強度及降低膠凝材料用量，具有明顯的經濟效益和產品競爭力。

2 整形制砂機概況及主要特點

利用“石打石”的反擊破碎機理，立軸沖擊式整形制砂機對母材顆粒進行破碎整形，破碎比大，成砂率高；流道腔型設計獨特，優化物料拋射軌跡、獨特設計的二次打擊板大大提高碰撞破碎比；雙主機工作模式，可適應0-40mm所有合格原料，可適應較高含水率原料；噸電耗、鋼耗低、總運行成本低；可以在線調整級配及細度模數（無需更換篩網）；石粉含量在線可調（3%-15%），高效二級除塵系統符合環保嚴格要求；高效防堵篩分機，篩分效率高、不堵孔、篩網壽命長；結構緊湊，占地面積小，流程快；整機采用自動化控制，界面直觀。整形機制砂粒形接近圓球形或六面體。

3 整形機制砂在混凝士中的配制與應用

預拌混凝士的配制思路：以混凝土配合比設計為重點，采用整形機制砂與水洗機制砂搭配使用，根據各原材料質量狀況、混凝土規格品種、泵送及施工要求，確定砂率和機制砂搭配比例；盡可能降低混凝土的單位用水量，達到設計提出的低水膠比、低膠凝材料用量、低漿骨比的要求，并將單位用水量作為控制混凝土成本和質量的項首要控制手段，貫穿于混凝士生產的過程控制和施工管理；配制的機制砂混凝土上可以確保混凝士拌合物的各項性能（坍落度與和易性、流動性、可泵性等）及其混凝土硬化后的各項力學性能、長期性能和耐久性能；按照季節的不同制定混凝士施工與養護注意事項，督促工地按照此嚴格執行，確保不出現裂縫等。

3.1 混凝土的原材料

水泥：采用保定太行合益水泥有限公司PO42.5水泥，質量穩定。嚴格控制對體積安定性有較大影響的游離石灰、三氧化硫和氧化鎂的含量，做到先檢后用，嚴禁隨進隨用。

摻合料：采用保定電廠有限公司的1級優質粉煤灰和保定永安建材有限公司的S95礦渣粉。所用1級粉煤灰技術指標符合GB/T1596-2005標準。

（3）粗、細骨料：粗骨料選用級配合理、粒形良好、質地均勻堅固、線脹系數小、吸水率小的潔凈碎石，產地選擇保定易縣產花崗巖，粒徑5-31.5mm（C50為5-25mm）。細骨料選用整形機制砂與水洗機制砂搭配使用，整形機制砂技術指標不再贅述。

（4）外加劑外加劑選用石家莊市青華建材有限公司生產的緩凝型高效減水JJ-1，其減水率高、坍落度損失小、適量引氣，能明顯提高混凝土的耐久性且質量穩定，其各項技術指標符合要求。

（5）拌合用水：混凝土拌合用水符合JGJ63-2006《混凝土用水標準》的規定。3.2混凝土配合比設計

機制砂混凝土配合比設計應符合JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，在普通混凝土組分的基礎上，按機制砂的特點進行混凝土配合比設計，機制砂普通混凝土的砂率較天然砂混凝土高2-4%，應一般在38-48%之間；機制砂混凝土砂率應根據所搭配的整形機制砂與水洗機制砂的比例、細度模數、顆粒級配、石粉含量，并按所選水灰比及碎石最大粒徑通過試驗確定。整形機制砂與水洗機制砂搭配使用，不同摻配比例的混凝土配合比的性能指標對比，以泵送混凝土強度等級C30、坍落度150-30mm為例，見表1。

從表1可以看出：

（1）混凝土相同配合比情況下，整形機制砂摻比較水洗機制砂摻比有其優越性，初始坍落度及坍落度損失、7d及28d抗壓強度等；

表1 機制砂混凝土配合比指標對比

（2）改善了混凝士的和易性、流動性和泵送性能；

（3）因整形機制砂生產成本較天然砂價格低，節約了混凝土的成本，經濟效益顯著。

3.2 生產過程質量控制與施工管理

（1）加強相關材料供應商的審查，使用符合機制砂混凝土設計要求的原材料。

（2）進廠的整形機制砂所用碎石及混凝士原材料全部先檢后用，并對每批次混凝士生產所用的原材料進行封樣保存。

（3）在混凝土的出廠檢驗中，每天進行相關的混凝土開盤鑒定工作，確保出廠的每批混凝土滿足工程的各種質量指標的要求。

（4）澆筑完畢的混凝士及時采取保溫保濕養護措施。

4 結語

整形機制砂在企業中的制成及應用，已經取得一定的成果，并積累了一定的經驗，關鍵是要有一個合理的混凝土配合比，有一套嚴謹的生產供應及施工組織設計，有一套科學的養護工藝，有一種嚴謹的工作作風。在制訂施工技術措施及質量控制措施的同時，逐級進行技術交底，齊抓共管，滿足預拌混凝土的各項質量技術指標要求，并且還需政府有關部門的監管與政策扶持。