孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配工藝研究

李學(xué)東 王亨泰

摘要：為了使孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配后的混合砂細(xì)度模數(shù)滿足規(guī)范要求，通過摻配試驗及檢測，調(diào)整了機制砂和天然砂的摻配比例，并按2∶1，3∶1，4∶1的配比進行試驗檢測。結(jié)果表明：機制砂和天然砂按3∶1摻配后，混合砂細(xì)度模數(shù)控制在2.67～2.80之間，細(xì)度模數(shù)滿足規(guī)范要求，混合砂細(xì)度模數(shù)處于受控狀態(tài)，證明該工程機制砂和天然砂摻配工藝是可行的。

關(guān)鍵詞：

機制砂； 天然砂； 摻配技術(shù)； 孤山航電樞紐工程

中圖法分類號：TV43

文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.016

文章編號：1006-0081（2023）S1-0054-03

0 引 言

砂是混凝土的重要組成材料。目前，國內(nèi)外機制砂和天然砂的摻配使用，均未對其經(jīng)濟性進行分析比對。楚學(xué)勇等［1］通過將機制砂與天然砂按比例摻配，對混合砂細(xì)度模數(shù)、石粉含量指標(biāo)進行摻配工藝研究，滿足要求的砂細(xì)度模數(shù)為2.4～2.8，石粉含量范圍為6%～18%，且從經(jīng)濟角度進行了對比。混合砂可有效解決單獨使用天然砂細(xì)度模數(shù)不滿足DL 5144-2015《水工混凝土施工規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）要求的問題。

在孤山航電樞紐工程料場毛料開采中，天然砂含量不足6%，且天然砂細(xì)度模數(shù)偏大，不滿足《規(guī)范》的要求。合理實行機制砂與天然砂摻配使用，可解決單獨使用天然砂細(xì)度模數(shù)不滿足上述規(guī)范的問題。

1 機制砂情況

根據(jù)孤山航電樞紐工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)，機制砂細(xì)度模數(shù)為2.4～2.6，細(xì)度模數(shù)平均值為2.53。擬采用單值-移動極差（X-RS）控制圖法對數(shù)據(jù)進行分析。

（1）繪制機制砂細(xì)度模數(shù)X圖，見圖1。圖1中，中心線CL=2.53；RS中心線CL=0.03；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.53+2.58×0.03=2.60；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.53-2.58×0.03=2.46。

由圖1可知：砂細(xì)度模數(shù)波動較緩和，控制狀況稍好，RS值較小，細(xì)度模數(shù)較穩(wěn)定。機制砂細(xì)度模數(shù)控制上限為2.60，下限為2.46，平均細(xì)度模數(shù)為2.53，極差平均值為0.03，滿足《規(guī)范》要求，產(chǎn)品質(zhì)量呈穩(wěn)定趨勢。

（2） 繪制機制砂石粉含量X圖，見圖2。圖2中，中心線CL=14.25；RS中心線CL=0.56；控制上限：UCL=X+2.58RS=14.25+2.58×0.56=15.70；控制下限：LCL=X-2.58RS=14.25-2.58×0.56=12.80。

由圖2可知：曲線起伏小，石粉含量均在控制范圍內(nèi)，RS值較小，波動不大。系統(tǒng)機制砂石粉含量平均為14.25，極差平均值為0.56。石粉含量平均值較穩(wěn)定，級差值小，滿足《規(guī)范》要求。

2 天然砂情況

孤山航電樞紐工程明灘料場砂礫料小于5 mm的粒徑砂含量為0～33.5%，平均含砂率為6.61%，細(xì)度模數(shù)為3.16～3.45，細(xì)度模數(shù)平均值為3.35。天然砂細(xì)度模數(shù)偏大，可通過摻配機制砂進行細(xì)度模數(shù)調(diào)節(jié)。擬采用單值-移動極差（X-RS）控制圖法對數(shù)據(jù)進行分析。

（1） 繪制天然砂細(xì)度模數(shù)X圖，見圖3。圖3中，中心線CL=3.35；RS中心線CL=0.04；控制上限：UCL=X+2.58RS=3.35+2.58×0.04=3.45；控制下限：LCL=X-2.58RS=3.35-2.58×0.04=3.24。

由圖3可知：機制砂細(xì)度模數(shù)控制上限為3.45，下限為3.24，平均細(xì)度模數(shù)為3.35，極差平均值為0.04。天然砂細(xì)度模數(shù)偏大，不滿足《規(guī)范》要求，需采取相應(yīng)措施進行調(diào)整。

（2） 繪制天然砂石粉含量X圖，見圖4。圖4中，中心線CL=5.07；RS中心線CL=1.17；控制上限：UCL=X+2.58RS=5.07+2.58×1.17=8.09；控制下限：LCL=X-2.58RS=5.07-2.58×1.17=2.06。

由圖4可知：天然砂石粉含量平均值為5.07，極差平均值為1.17。天然砂石粉含量偏低，不滿足《規(guī)范》要求，且波動較大，需采取相應(yīng)措施進行調(diào)整。

3 機制砂與天然砂摻配試驗

機制砂和天然砂的摻配選取2∶1，3∶1和4∶1的配比進行試驗檢測。通過試驗檢測得出混合砂細(xì)度模數(shù)如下：

Mⅹ=A2+A3+A4+A5+A6-5A1100%-A1

式中：A1，A2，…，A6分別為按5.000，2.500，1.250，0.600，0.315 mm和0.160 mm過篩的累計篩余百分比。

3.1 機制砂和天然砂2∶1摻配后細(xì)度模數(shù)試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂2∶1摻配后的混合砂細(xì)度模數(shù)X圖，見圖5。圖5中，中心線CL=2.80；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.80+2.58×0.02=2.86；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.80-2.58×0.02=2.73。

由圖5可知：混合砂細(xì)度模數(shù)控制上限為2.86，下限為2.73，平均細(xì)度模數(shù)為2.80，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按2∶1比例摻配，混合砂細(xì)度模數(shù)偏大，已有部分樣品滿足《規(guī)范》要求，仍需對摻配比例進行調(diào)整。

（2） 繪制機制砂和天然砂2∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖6。圖6中，中心線CL=11.17；RS中心線CL=0.58；控制上限：UCL=X+2.58RS=11.17+2.58×0.58=12.66；控制下限：LCL=X-2.58RS=11.17-2.58×0.58=9.67。

由圖6可知：混合砂石粉含量控制上限為12.66，下限為9.67，混合砂石粉含量平均值為11.17，極差平均值為0.58。混合砂石粉含量滿足《規(guī)范》要求。

3.2 機制砂和天然砂3∶1摻配后細(xì)度模數(shù)試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂3∶1摻配后的混合砂細(xì)度模數(shù)X圖，見圖7。圖7中，中心線CL=2.74；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.74+2.58×0.02=2.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.74-2.58×0.02=2.67。

由圖7可知：混合砂細(xì)度模數(shù)控制上限為2.80，下限為2.67，平均細(xì)度模數(shù)為2.74，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按3∶1比例摻配，混合砂細(xì)度模數(shù)滿足《規(guī)范》要求。

（2） 繪制機制砂和天然砂3∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖8。圖8中，中心線CL=12.08；RS中心線CL=0.48；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.08+2.58×0.48=13.33；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.08-2.58×0.48=10.84。

由圖8可知：混合砂石粉含量控制上限為13.33，下限為10.84，混合砂石粉含量平均值為

12.08，極差平均值為0.48。混合砂石粉含量滿足

《規(guī)范》要求。

3.3 機制砂和天然砂4∶1摻配后細(xì)度模數(shù)試驗成果

（1） 繪制機制砂和天然砂4∶1摻配后的混合砂細(xì)度模數(shù)X圖，見圖9。圖9中，中心線CL=2.72；RS中心線CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.72+2.58×0.02=2.77；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.72-2.58×0.02=2.67。

由圖9可知：混合砂細(xì)度模數(shù)控制上限為2.77，下限為2.67，平均細(xì)度模數(shù)為2.72，極差平均值為0.02。機制砂和天然砂按4∶1比例摻配，混合砂細(xì)度模數(shù)滿足《規(guī)范》要求，但從效益方面分析，經(jīng)濟合理性不夠。

（2） 繪制機制砂和天然砂4∶1摻配后的混合砂石粉含量X圖，見圖10。圖10中，中心線CL=12.04；RS中心線CL=0.29；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.04+2.58×0.29=12.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.04-2.58×0.29=11.28。

由圖10可知：混合砂石粉含量控制上限為12.80，下限為11.28，混合砂石粉含量平均值為12.04，極差平均值為0.29。混合砂石粉含量滿足《規(guī)范》要求。

4 結(jié) 語

試驗結(jié)果分析表明：同時滿足經(jīng)濟性和《規(guī)范》要求的機制砂和天然砂摻配比例是3∶1。按此比例摻配后，混合砂細(xì)度模數(shù)控制為2.67～2.80，細(xì)度模數(shù)滿足規(guī)范要求，混合砂細(xì)度模數(shù)處于受控狀態(tài)。孤山航電樞紐工程機制砂與天然砂摻配后，混合砂

細(xì)度模數(shù)得到了有效控制，說明該工程機制砂和天

然砂摻配工藝是可行的。

參考文獻：

［1］ 楚學(xué)勇，張瑞.人工砂與天然砂的混合應(yīng)用研究［J］.東北水利水電，2011（4）：33-34.