機(jī)制砂的特點(diǎn)及應(yīng)用

隨著天然砂資源的日益匱乏，加之近年來建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用機(jī)制砂替代天然砂配制混凝土已成為必然趨勢?！督ㄖ蒙啊罚℅B/T14684-2011）把由經(jīng)除土處理的機(jī)制砂和混合砂都稱為人工砂，執(zhí)行人工砂的技術(shù)要求和檢測方法。其中，機(jī)制砂定義為“由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑＜4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖的顆?！?；混合砂定義為“由機(jī)制砂和天然砂混合制成的砂”。由機(jī)械破碎、篩分特點(diǎn)決定，機(jī)制砂的基本特性如下。（1）生產(chǎn)特點(diǎn)機(jī)制砂是利用當(dāng)?shù)夭牧匣蛏a(chǎn)粗骨料的剩余料，用制砂機(jī)生產(chǎn)制得，因此可以通過調(diào)整制砂參數(shù)，人為地控制機(jī)制砂的質(zhì)量，即機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)、粒形和級配都可以進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，這一點(diǎn)是機(jī)制砂與天然砂的本質(zhì)區(qū)別。同樣，由于全國各地機(jī)制砂礦源不同、生產(chǎn)加工機(jī)制砂的設(shè)備和工藝不同，所生產(chǎn)機(jī)制砂粒形和級配會有很大區(qū)別。（2）外觀特征天然砂外觀多呈黃色，含泥量高也不易看出，而機(jī)制砂多呈灰白色或黑色，顆粒尖銳，10%左右石粉含量干法生產(chǎn)的機(jī)制砂看上去就像完全是石粉一般，使人心生疑慮，不敢使用。（3）石粉含量機(jī)制砂在生產(chǎn)過程中，不可避免地產(chǎn)生一定量石粉，這是正常的，也是機(jī)制砂與天然砂最明顯的區(qū)別之一。石粉的具體定義是石料在經(jīng)除土處理后，加工機(jī)制砂過程中形成的粒徑<75μm的粉體物質(zhì)，其礦物組成和化學(xué)成分與被加工母巖完全相同。雖同是粒徑<75μm的顆粒，但石粉與天然砂中泥的成分完全不同。天然砂中的泥對混凝土是有害的，必須嚴(yán)格控制其含量。而機(jī)制砂中適量的石粉對混凝土是有益的，適量石粉的存在可彌補(bǔ)機(jī)制砂配制混凝土和易性差的缺陷。同時，石粉的引入對完善混凝土特細(xì)骨料的級配（在這一點(diǎn)上，天然砂由于其生成形式的限制，其特細(xì)級配部分是不完善的），提高混凝土密實(shí)性都有益處，進(jìn)而起到提高混凝土綜合性能的作用。（4）粗細(xì)程度機(jī)制砂目前基本為中粗砂，細(xì)度模數(shù)一般在3.0～3.7范圍。細(xì)度模數(shù)太大，則粗顆粒太多，＜300μm顆粒太少，級配不合理，混凝土和易性變差。細(xì)度模數(shù)太小，則<75μm石粉太多，混凝土用水量可能增大，強(qiáng)度降低，收縮增大。也就是說，機(jī)制砂中石粉含量的變化是隨細(xì)度模數(shù)變化而發(fā)生變化的，細(xì)度模數(shù)小，石粉含量就高，反之，細(xì)度模數(shù)大，石粉含量低。（5）級配狀況從顆粒組成統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，機(jī)制砂＞2.36mm和＜0.15mm的顆粒偏多，而中間顆粒偏少（尤其是0.3mm～1.18mm），有時某一粒級斷檔。一般而言，機(jī)制砂級配只能基本上符合天然砂I區(qū)或11區(qū)砂的技術(shù)要求。（6）顆粒形狀機(jī)制砂由于是機(jī)械破碎制成，其粒形多呈三角體或方矩體（有些片狀顆粒較多），表面粗糙，顆粒尖銳有棱角，這對集料和水泥的粘結(jié)是有利的，但對混凝土的和易性不利，特別是對于強(qiáng)度等級較低的混凝土可引起嚴(yán)重泌水現(xiàn)象。而適量石粉的存在，則在一定程度上彌補(bǔ)了這一缺陷。綜上可知，機(jī)制砂作為天然砂的替代品具有其自身的優(yōu)點(diǎn)及不足，在制備混凝土?xí)r應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。（1）注重機(jī)制砂混凝土配合比的設(shè)計(jì)機(jī)制砂由于骨料級配不佳，在配制混凝土?xí)r易出現(xiàn)坍落度損失大、拌合物泌水及混凝土泵送壓力大等問題，通過調(diào)整混凝土配合比，改善顆粒級配的方式可對上述問題進(jìn)行改善，有時為了解決其泌水問題還可考慮使用引氣劑或粘度調(diào)節(jié)劑等技術(shù)措施。（2）嚴(yán)格控制機(jī)制砂MB值機(jī)制砂MB值是國標(biāo)確定機(jī)制砂中所含細(xì)粉為石粉還是泥粉的重要指標(biāo)。在實(shí)際工程中，人們往往認(rèn)為較高的石粉含量將影響減水劑的作用效果，特別是PCE的作用效果，但實(shí)際對PCE作用效果有危害的是機(jī)制砂中所含的泥粉。王稷良研究了石英巖、片麻巖、花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r和大理石鹽等6種巖性石粉對減水劑作用效果的影響，其研究結(jié)果表明，石粉確實(shí)會對減水劑的作用效果產(chǎn)生不利影響，特別是對PCE的作用效果影響相對顯著，但總體影響較小。蔣正武等利用機(jī)制砂配制C50自密實(shí)混凝土?xí)r發(fā)現(xiàn)，即使對于石粉含量17%的機(jī)制砂自密實(shí)混凝土，適量提高PCE摻量將顯著降低泵送壓力。由此說明，通過適當(dāng)調(diào)整減水劑摻量可解決石粉對其分散效果的不利影響。（3）注重高石粉含量機(jī)制砂對混凝土耐久性的影響目前，機(jī)制砂中石粉含量對混凝土性能影響的研究工作大多停留在其對混凝土工作性及強(qiáng)度方面，而就石粉含量對混凝土耐久性影響的研究有待深入。王稷良的研究結(jié)果表明，適量提高石灰?guī)r石粉可完善機(jī)制砂的級配，增加漿體數(shù)量和填充顆粒空隙，改善機(jī)制砂混凝土的工作性，但對不同強(qiáng)度等級的混凝土而言，