人工砂石集料在混凝土及砂漿中的應(yīng)用

蔣翠蓮

【摘 ?要】砂石集料一般可以分為自然集料和人工集料。自然集料，如天然河砂和礫石，是在氣候或水和風(fēng)的作用下形成的;而人工集料，如機(jī)制砂和碎石，是通過(guò)對(duì)天然石料的破碎形成的。本文研究了人工砂石集料在混凝土及砂漿的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑;水泥混凝土;人工砂石集料;現(xiàn)狀

0引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建設(shè)材料需求量不斷增長(zhǎng)，加之建筑業(yè)的巨大需求，使得我國(guó)石料資源的開(kāi)發(fā)和利用速度不斷加快，同時(shí)對(duì)資源的粗放利用導(dǎo)致的利用率低和環(huán)境保護(hù)的損失也日益顯著，同我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的總要求極不適應(yīng)。砂石集料是一種資源型產(chǎn)品，如何合理利用已經(jīng)成為我們不得不面對(duì)的重要問(wèn)題。

1集料概述

由于傳統(tǒng)的觀念，人們對(duì)砂石集料的認(rèn)識(shí)存在著偏差，認(rèn)為砂石集料在混凝土中僅起填充作用，砂石集料的質(zhì)量對(duì)水泥混凝土質(zhì)量影響不大。而從現(xiàn)代混凝土學(xué)分析，這種認(rèn)識(shí)是片面的。不可否認(rèn)水泥作為膠凝材料對(duì)水泥混凝土性能的巨大影響，而作為混凝土重要組成成分的砂石集料，在水泥混凝土混合物中的體積和重量均占據(jù)了水泥混凝土混合物的70%以上，占有絕對(duì)多數(shù)，其幾何特性、物理性能、化學(xué)成份等對(duì)水泥混凝土早期的工作性能、硬化后的力學(xué)性能和耐久性能都存在不可忽視的影響。由于忽視砂石集料的質(zhì)量或砂石集料的不合理使用導(dǎo)致工程事故的現(xiàn)象已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮。

在一些情況下，混凝土中的水泥用量超常規(guī)增加，不僅提高了混凝土成本，增加了工程造價(jià)，而且還會(huì)給混凝土的耐久性能帶來(lái)嚴(yán)重隱患。現(xiàn)代混凝土學(xué)的觀點(diǎn)是不僅重視混凝土的強(qiáng)度，更要重視混凝土的耐久性能。

實(shí)踐表明，重視砂石集料的物理力學(xué)指標(biāo)和化學(xué)成分，使用級(jí)配和粒形良好的砂石集料，可以增加混凝土的密實(shí)度，減小水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度，改善耐久性，這不僅有良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還有很好的社會(huì)、環(huán)境和資源效益。

2砂石集料生產(chǎn)現(xiàn)狀

由于歷史的原因，我國(guó)目前集料的生產(chǎn)力水平較低，多為小型企業(yè)，作坊式、粗放式生產(chǎn)，質(zhì)量不穩(wěn)定，突出表現(xiàn)在：

（1）砂石材料質(zhì)量低，不符合國(guó)家材料標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)前公路建設(shè)正處于高潮期，對(duì)石料資源需求量很大，導(dǎo)致砂石材料出現(xiàn)局部供不應(yīng)求現(xiàn)象，使許多豁土、粉塵多、細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量高、級(jí)配不規(guī)格、材質(zhì)不合格的材料趁機(jī)進(jìn)人公路建設(shè)領(lǐng)域。

（2）砂石材料生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用中缺乏質(zhì)量全過(guò)程的監(jiān)控手段，單級(jí)配石料的離析無(wú)法得到有效的控制，導(dǎo)致同批次的石料的質(zhì)量偏差明顯，影響使用質(zhì)量。

（3）砂石材料生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代緩慢，生產(chǎn)廠家缺乏內(nèi)在動(dòng)力，生產(chǎn)過(guò)程控制松懈，產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量無(wú)法保證。由于近年來(lái)大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有限的天然河砂資源逐漸匾乏，而且短期內(nèi)不可再生，成為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的瓶勁，迫切需要人工生產(chǎn)的替代產(chǎn)品。歐洲混凝土委員會(huì)在集料指南中提出，在配制水泥混凝土?xí)r，優(yōu)先應(yīng)用人工集料。然而，人工砂技術(shù)指標(biāo)對(duì)水泥混凝土性能的影響還有待于深人研究。

3集料品質(zhì)對(duì)水泥混凝土性能的影響

近20多年來(lái)，歐洲在改善巖石破碎質(zhì)量、骨料和砂對(duì)混凝土性能的影響、小于0.075mm顆粒對(duì)混凝土性能的影響、機(jī)制砂顆粒形狀、骨料粒型對(duì)混凝土造價(jià)的影響、大細(xì)料含量對(duì)混凝土工作性的影響、破碎機(jī)械對(duì)集料質(zhì)量的影響等方面做了大量的工作，對(duì)集料在混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了更深人的研究。根據(jù)近年來(lái)的研究成果，歐洲混凝土委員會(huì)于2002年發(fā)布了最新的混凝土用砂石集料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)水平，從幾何形式、物理性能、化學(xué)組分等方面對(duì)集料的級(jí)配、粒形、壓碎值、耐磨性、吸水率、耐久性等性能提出了明確的要求。該標(biāo)準(zhǔn)尤其強(qiáng)調(diào)了砂石集料對(duì)混凝土耐久性的重要性，這也是上百年來(lái)使用水泥混凝土結(jié)構(gòu)總結(jié)出的重要觀點(diǎn)。歐共體20個(gè)國(guó)家參照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中英國(guó)已經(jīng)將該標(biāo)準(zhǔn)列為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成為BS系列的組成部分。在美國(guó)，ACL混凝土建筑材料委員會(huì)也發(fā)布了關(guān)于混凝土用集料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出版物，提出了集料的技術(shù)控制指標(biāo)、性能要求和試驗(yàn)方法，用于指導(dǎo)集料的選擇以及在混凝土中的應(yīng)用。

近來(lái)由于高性能混凝土（HPC）的興起，高性能混凝土的工作性、強(qiáng)度和耐久性能對(duì)集料更加敏感，對(duì)砂石集料的研究更加深人，研究的重點(diǎn)主要集中于集料級(jí)配、集料顆粒形狀、集料含泥量、細(xì)粉含量、集料成分等對(duì)高性能混凝土物理力學(xué)性能和耐久性能的影響。

4石粉對(duì)混凝土性能影響的研究

研究表明，石粉能改善混凝土拌合物和易性，減少混凝土膠凝材料用量，適量的石粉能起到填充料的作用，且對(duì)于提高混凝土強(qiáng)度有利，同時(shí)還能改善混凝土的抗?jié)B性能。但過(guò)高的石粉含量會(huì)引起混凝土收縮增大。

目前有關(guān)規(guī)定要求將碎石清洗后才能做為集料使用。我國(guó)《水工混凝土施工規(guī)范》中規(guī)定，常態(tài)混凝土人工砂中的石粉含量應(yīng)控制在6%-12%。《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：配制低于C30混凝土?xí)r，石粉（小于0.08mm顆粒）含量不能大于10%。而實(shí)際工程中，人工砂生產(chǎn)系統(tǒng)制造的人工砂中石粉含量遠(yuǎn)高于這一控制標(biāo)準(zhǔn)，約為（18±2）%，有的甚至達(dá)到24%。人們對(duì)人工砂中的石粉認(rèn)識(shí)不正確，使用中存在著一些誤區(qū)，施工中仍按技術(shù)規(guī)范要求，盲目地洗掉石粉（含量約占10%），嚴(yán)格控制人工砂石粉含量在12%以下，無(wú)形中造成了資源的浪費(fèi)及工程投資增大，在生產(chǎn)上不僅降低了集料的產(chǎn)量，浪費(fèi)寶貴的礦產(chǎn)和水資源，清洗石的污水排放到河流，影響了人們的生活和生產(chǎn)用水質(zhì)量，造成新的環(huán)境污染。

目前對(duì)于石粉含量對(duì)混凝土性能的影響研究主要有以下幾個(gè)方面

（1）石粉摻量對(duì)混凝土性能的影響研究，表明當(dāng)水灰比小于0.50時(shí)，石粉含量介于16%～21%之間時(shí)，混凝土的性能較優(yōu)。當(dāng)水灰比較小、水泥用量較多時(shí)，石粉含量可適當(dāng)加大。石粉含量為16%時(shí)，混凝土拌和物和易性明顯改善，泌水減小且易于振搗密實(shí)。當(dāng)石粉含量增大到21%以上時(shí)，由于石粉含量太多，使混凝土密實(shí)性降低，和易性差;混凝土干縮率隨石粉含量的增加而增大，石粉含量大于12%時(shí)，干縮率顯著增大。

（2）大量試驗(yàn)表明人工砂中較佳石粉含量取決于原巖的巖性，人工砂的顆粒級(jí)配和形狀，石粉中0.15～0.08mm與小于0.08mm顆粒的比例，以及水泥的實(shí)際標(biāo)號(hào)，所需配制的混凝土強(qiáng)度等因素有關(guān)。如采用高標(biāo)號(hào)水泥配制低標(biāo)號(hào)混凝土，石粉含量可高達(dá)15%～25%，這時(shí)石粉可視為水泥的一種低活性摻和料。試驗(yàn)結(jié)果表明，巧%～18%的石粉含量的混凝土抗壓強(qiáng)度較高;混凝土彈性模量隨石粉含量的增加減少，但不明顯;混凝土的極限拉伸值隨石粉增加而變大;石粉使混凝土密實(shí)性增加，滲透系數(shù)減小，滲透系數(shù)隨石粉含量的增大而增大。

（3）石粉對(duì)混凝土和易性等性能有明顯改善作用，只要配合得當(dāng)，對(duì)混凝土強(qiáng)度并無(wú)明顯影響。當(dāng)石粉含量大于巧%時(shí)，混凝土拌和物和易性明顯得到改善，流動(dòng)性增大，泌水減小，容易振搗，再振搗作用下能夠均勻、密實(shí)的填滿模板的角落。這主要是由于石粉的細(xì)度基本與水泥細(xì)度相同，石粉含量增加，相當(dāng)于增加了水泥凈漿的數(shù)量，減少了砂子之間的摩擦，增加了砂漿的流動(dòng)性，改善了砂漿的保水性及混凝土的和易性。適當(dāng)石粉含量可填充混凝土的微細(xì)空隙，增加混凝土的密實(shí)性，改善混凝土的抗?jié)B性能。因此，過(guò)去在大多數(shù)混凝土施工中，都將骨料中的石粉沖洗掉是不正確的。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外人工砂石集料的生產(chǎn)現(xiàn)狀、集料品質(zhì)對(duì)水泥混凝土性能的影響以及機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用，提出因地編制砂石集料技術(shù)控制指標(biāo)的意義和必要性。

（身份證號(hào)碼：320902197312152520）