機(jī)制砂生產(chǎn)過程中級配分析的試驗(yàn)研究

李軍超，殷頡

（1. 濟(jì)南中粉砼業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南 250200；2. 中鐵四局安徽中鐵工程材料科技有限公司，安徽 合肥 230022）

0 前言

商品混凝土或普通商品砂漿所用細(xì)集料一般為天然砂。隨著國家對環(huán)境及自然資源保護(hù)的加強(qiáng)，考慮到天然砂日益枯竭的現(xiàn)狀，以及天然砂干燥消耗大量能源的現(xiàn)實(shí)，機(jī)制砂的生產(chǎn)及在商品混凝土或商品砂漿中的應(yīng)用勢在必行[1-3]。

機(jī)制砂是經(jīng)機(jī)械破碎篩分而成，其顆粒尖銳粗糙且?guī)в欣饨牵瑫r在其中不可避免地要含有一定量的石灰石粉，這是機(jī)制砂與天然砂最明顯的區(qū)別所在[4-7]。目前，機(jī)制砂在商品混凝土或商品砂漿中的應(yīng)用研究已經(jīng)有部分研究[8-12]。

本文針對機(jī)制砂的生產(chǎn)情況進(jìn)行分析、分類，然后進(jìn)行重新組合，確定級配較好的混合機(jī)制砂，以便為機(jī)制砂在商品混凝土或商品砂漿中應(yīng)用提供相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)。

1 機(jī)制砂的生產(chǎn)和配制

機(jī)制砂作為一種骨料，是商品混凝土或商品砂漿產(chǎn)品必不可少的基料，在整個配方體系中起骨架和支撐作用。砂的圓度、顆粒級配、細(xì)度模數(shù)、含水率、含泥量（或石粉含量）直接影響混凝土或砂漿的各項(xiàng)檢測指標(biāo)和施工性能。

用機(jī)械破碎生產(chǎn)機(jī)制砂，主要有兩種破碎形式，即錘擊破碎及自擊（沖擊）破碎（石打石工藝），本文對兩種工藝生產(chǎn)出的機(jī)制砂都進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、概括，整理出具有代表意義的一整套機(jī)制砂篩分試驗(yàn)結(jié)果。表 1 為自 2010 年 1 月至 2018 年12 月 9 年以來整理出的機(jī)制砂篩分析統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果。

從表 1 可以看出：機(jī)制砂級配變化較大，有時顆粒級配很合理，有時顆粒級配非常差，且石灰石粉含量變化比較明顯。對于商品混凝土或商品砂漿來說，若機(jī)制砂級配變化不大時，實(shí)際生產(chǎn)時可以根據(jù)機(jī)制砂顆粒級配和石灰石粉含量等性能指標(biāo)變化適當(dāng)調(diào)整混凝土或砂漿配合比，但若機(jī)制砂級配變化較大或經(jīng)常波動時，很難根據(jù)機(jī)制砂顆粒級配和石灰石粉含量等性能指標(biāo)變化滿足其在生產(chǎn)中的要求。因此，應(yīng)將機(jī)制砂按適當(dāng)比例進(jìn)行試配，重新組合使用。根據(jù)機(jī)制砂的篩分析結(jié)果，將機(jī)制砂做如下處理：（1）將機(jī)制砂用 5.00mm 篩篩分，除去機(jī)制砂中大于 5.00mm 顆粒。

表1 機(jī)制砂篩分析試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

（2）將篩后的機(jī)制砂經(jīng)過 2.50mm、0.63mm 兩種規(guī)格篩子，進(jìn)行篩分，得到三種級配的機(jī)制砂，粒徑分布分別為 0～0.63mm、0.63～2.50mm 和 2.50～5.00mm。

商品混凝土或商品砂漿的生產(chǎn)，機(jī)制砂的最緊密堆積密度是混凝土或砂漿配制的關(guān)鍵技術(shù)之一。機(jī)制砂最緊密堆積的最大化，不僅可有效降低膠凝材料的使用量，而且可有效提高混凝土或砂漿的體積穩(wěn)定性，有助于提高混凝土或砂漿的抗開裂性。

對 0～0.63mm、0.63～2.50mm 和 2.50～ 5.00mm 三種級配機(jī)制砂進(jìn)行重新組合試驗(yàn)，通過測定堆積密度，找出最佳人工砂級配，假定如下：

X1：2.50～ 5.00mm X2：0.63～2.50mm

X3：0～0.63mm

1.1 機(jī)制砂 S1 的確定

先將 X2 填充于 X1 中，通過測定堆積密度和作圖，得到 X2 與 X1 的最佳搭配，再將 X3 填充于 X2 與X1 的最佳搭配方案中，通過測定堆積密度和作圖，得到 X3 與 X1、X2 的最佳搭配，其堆積密度試驗(yàn)結(jié)果見表 2、表 3 及圖 1、圖 2。

表2 X2 填充于 X1 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

表3 X3 填充于 X2 與 X1 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖表可知：機(jī)制砂 S1 的搭配比例基本確定為：X1:X2:X3=30:30:40。機(jī)制砂 S1 的篩分析和試驗(yàn)性能指標(biāo)分別見表 4、表 5。

機(jī)制砂 S1 適用于商品混凝土、商品干混砌筑和商品干混地面砂漿，以及商品干混抹灰層較厚的干混抹灰和干混防水砂漿使用等。

1.2 機(jī)制砂 S2 的確定

將 X3 填充于 X2 中，通過測定堆積密度和作圖，得到 X3 與 X2 的最佳搭配，其堆積密度試驗(yàn)結(jié)果見表6 和圖 3。

圖1 X2 填充于 X1 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

圖2 X3 填充于 X2 與 X1 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

表4 機(jī)制砂 S1 篩分析

表5 機(jī)制砂 S1 的試驗(yàn)性能指標(biāo)

表6 X3 填充于 X2 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖表可知，機(jī)制砂 S2 的搭配比例基本確定為：X2:X3=60:40。機(jī)制砂 S2 的篩分析和試驗(yàn)性能指標(biāo)分別見表 7、表 8。

圖3 X3 填充于 X2 的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果

表7 機(jī)制砂 S2 篩分析

表8 機(jī)制砂 S2 的試驗(yàn)性能指標(biāo)

機(jī)制砂 S2 適用于有特殊要求的商品混凝土或抹灰層較薄的商品干混抹灰和商品干混防水砂漿使用。

2 結(jié)論

（1）若機(jī)制砂的級配變化不大時，實(shí)際生產(chǎn)時可以根據(jù)機(jī)制砂顆粒級配和石灰石粉含量等性能指標(biāo)變化適當(dāng)調(diào)整混凝土或砂漿生產(chǎn)配合比，此種機(jī)制砂可以直接用于商品混凝土或商品砂漿中。

（2）但若機(jī)制砂級配變化較大或經(jīng)常波動時，很難根據(jù)機(jī)制砂顆粒級配和石灰石粉含量等性能指標(biāo)變化滿足其在生產(chǎn)中的要求，此種機(jī)制砂按適當(dāng)比例進(jìn)行重組，否則不能用于商品混凝土或商品砂漿中。

（3）機(jī)制砂 S1 適用于商品混凝土、商品干混砌筑和商品干混地面砂漿，以及商品干混抹灰層較厚的干混抹灰和干混防水砂漿使用等；機(jī)制砂 S2 適用于有特殊要求的商品混凝土或抹灰層較薄的商品干混抹灰和商品干混防水砂漿使用。