湖南地區機制砂物理性能的分析

夏永忠 成 楨 姚良科

（湖南科之杰新材料有限公司）

0 前言

目前市場所使用的混凝土原材料越來越差，尤其是砂、碎石、粉煤灰，其中機制砂的影響是最常見，也最明顯的。攪拌站管理人員及現場施工人員的素質技術參差不齊，機制砂的多變與自身缺陷難以保證混凝土和易性，導致混凝土施工性能和外觀普遍不好。故本項目的目的是研究不同機制砂的物理性能，為湖南工程行業混凝土配合比設計及生產提供參考。

1 實驗部分

1.1 試驗用原材料

本項目搜集了湖南省永州市、衡陽市、岳陽市、長沙市、湘潭市和常德市各地區不同攪拌站客戶共18 種機制砂樣品，其搜集情況如表1 所示。

1.2 試驗方法

本項目依據GB/T 14684-2011《建設用砂》中的標準檢驗方法對所搜集湖南地區機制砂進行測定，包括顆粒級配、細度模數、石粉含量、堆積密度、表觀密度、MB值、泥塊含量、壓碎值、表觀密度、空隙率、飽和面干吸水率測試。

1.3 湖南地區機制砂物理性能分析

1.3.1 機制砂顆粒級配及細度模數

本項目參照GB/T 14684-2011《建設用砂》中的標準檢驗方法對所搜集湖南地區機制砂進行測定，砂的實際顆粒級配除4.75mm 和600μm 篩檔外，可以略有超出，但各級累計篩余超出值總和應不大于5%。

18 種機制砂樣品的細度模數平均值為3.2，岳陽市S9 和常德市S16 樣品最高達到3.6，永州市S2 樣品最低僅有2.7。其中中砂占比為28%，共計5 個樣品；粗砂占比為72%，共計13 個樣品，湖南地區機制砂以粗砂為主。屬于1 區的占比為33%，屬于2 區的占比為17%，沒有3 區的樣品，其他50%占比的機制砂不在任何級配區內。所收集的樣品在2.36mm、1.18mm 和0.60mm 這三個級配區間的標準差較大，這導致大部分的樣品不滿足任何級配區的要求。

表1 湖南地區機制砂信息

1.3.2 機制砂壓碎指標

本項目參照GB/T 14684-2011《建設用砂》中的標準檢驗方法對所搜集湖南地區機制砂進行測定，任一單粒級砂樣壓碎指標值取三次試驗結果的算術平均值，精確至1%，取最大單粒級壓碎指標值作為其壓碎指標值，技術要求應滿足表2 的相關規定。

表2 壓碎指標

18 種機制砂樣品最大壓碎指標的平均值為19.8，永州市S2 最高達到33，常德市S17 最低僅為4。其中Ⅰ類砂占比55%，共計10 個樣品；Ⅱ類砂占比17%，共計3個樣品；Ⅲ類砂占比17%，共計3 個樣品；不合格品占比11%，僅有2 個樣品。從地區上看，衡陽市機制砂堅固性較好，所收集3 個樣品均為Ⅰ類砂，而永州市和湘潭市機制砂堅固性較差，均出現有不合格樣；總體上看，湖南地區機制砂壓碎指標合格率高達89%，55%屬于Ⅰ類砂，機制砂堅固性較好，但壓碎指標的標準差為8.3，機制砂壓碎指標波動較大。

1.3.3 機制砂表觀密度、堆積密度和空隙率

本項目參照GB/T 14684-2011《建設用砂》中的標準檢驗方法對所搜集湖南地區機制砂進行測定，規定機制砂的表觀密度不小于2500kg/m3，松散堆積密度不小于1400kg/m3，空隙率不大于44%。

湖南地區機制砂的表觀密度平均值為2680 kg/m3，堆積密度平均值為1660kg/m3，空隙率平均值為38%，樣品合格率為94%，僅有一組不合格樣為岳陽市S8 號樣品，其表觀密度小于2500kg/m3。

1.3.4 機制砂MB 值、石粉含量和泥塊含量

本項目參照GB/T 14684-2011《建設用砂》中的標準檢驗方法對所搜集湖南地區機制砂進行測定，當機制砂的MB 值≤1.4 時，石粉含量和泥塊含量應符合表3的規定；當機制砂的MB 值＞1.4 時，石粉含量和泥塊含量應符合表4 的規定。

表3 石粉含量和泥塊含量（MB 值≤1.4）

表4 石粉含量和泥塊含量（MB 值＞1.4）

MB 值大于1.4 的占比有50%，共有9 種機制砂0～2.36mm 粒級以泥粉為主，9 種機制砂0～2.36mm 粒級以石粉為主，MB 值的平均值為2.0，最高為岳陽市的S9 試樣，高達5.1；最低為衡陽市的S5 試樣，僅為0.4，機制砂MB 值波動較大。石粉含量的平均值為6.9%，最高為長沙市的S10 樣，高達13.4%；最低為岳陽市的S8，僅為0.63%，機制砂石粉含量波動較大，沒有一種樣品達到Ⅰ類砂的要求；其中5 個樣品為Ⅱ類砂，占比28%；其中4個樣品為Ⅲ類砂，占比22%；不合格樣占比50%，其中5%為泥塊含量超標，28%為石粉含量超標，17%為石粉含量和泥塊含量同時超標。

2 結論

通過本實驗，得出以下結論：

⑴較大一部分湖南地區機制砂樣品化學組成中氧化鈣含量偏高，其母巖含有大量石灰石，地區分布上上并未有明顯的差異，隨機性較大，個體差異偏大，母巖種類較為復雜，生產不均一。

⑵湖南地區機制砂以粗砂為主，平均細度模數高達3.2。大粒徑顆粒占比波動大，導致顆粒級配變差，合格率僅有50%，生產工藝尚不成熟。

⑶湖南地區機制砂壓碎值合格率高達89%，Ⅰ類砂占比55%，整體堅固性較好。其中衡陽地區機制砂堅固性最好，均為Ⅰ類砂；永州地區和湘潭地區最差，出現不合格樣。

⑷湖南地區機制砂的表觀密度、堆積密度和空隙率僅有一組不符合GB/T 14684-2011《建設用砂》，合格率高達94%。

⑸湖南地區機制砂MB 值超過1.4 的占比達到50%，石粉含量和泥塊含量不合格率高達50%，石粉含量波動較大是導致這一結果的主要原因。

⑹湖南地區機制砂輕物質含量、硫化物及硫酸鹽含量和有機物含量均能滿足GB/T 14684-2011《建設用砂》中相關規定，飽和面干吸水率未出現有明確的地域差異，均在正常工程范圍要求內。