機制砂混凝土用于橋梁建設(shè)的研究

1、· 機制砂混凝土用于橋梁建設(shè)的研究   1、引言隨著基本建設(shè)的日益發(fā)展，混凝土用砂需求量急增，現(xiàn)有天然砂資源難以保證我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。我國2006年混凝土總產(chǎn)量達21億m3，僅混凝土中砂的用量達15億t。天然砂是一種地方性資源，分布很不均勻，短時間內(nèi)不可再生，也不適宜長距離運輸。目前，不少地區(qū)的天然砂資源已近枯竭，還有很多地方已經(jīng)開始禁采或限采天然砂，這樣工程用砂供需矛盾日益突出，導(dǎo)致砂的價格越來越高，某些地區(qū)甚至無天然砂可用，影響了工程建設(shè)的進展。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代混凝土對砂的技術(shù)要求越來越高，特別是高強度等級和高性能混凝土對骨料的要求很嚴，能

2、滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少，甚至沒有，而對社會節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展的要求越來越高。所以機制砂在工程中的地位越來越重要，將成為建設(shè)用砂的重要來源。對于砂少石多的山區(qū)高速公路建設(shè)，用機制砂代替天然砂配制混凝土更是勢在必行。機制砂是巖石經(jīng)除土開采、機械破碎、篩分制成的，粒徑在4.75 mm以下的巖石顆粒。機制砂與天然砂在粒形、級配和表面特性上明顯不同，機制砂顆粒表面粗糙、尖銳多棱角，細度模數(shù)大，級配不良，最明顯的區(qū)別是機制砂在生產(chǎn)過程中不可避免地產(chǎn)生一些粒徑小于0.075mm的石粉顆粒，約占機制砂總量的10%20%。機制砂的這些特性對混凝土拌和物的配合比設(shè)計和水泥用量、需水量、外加劑需求量、工作

3、性、終飾性能以及硬化混凝土的強度、體積穩(wěn)定性和耐久性均會產(chǎn)生影響。但是，目前我國在機制砂生產(chǎn)和應(yīng)用方面還存在許多問題，阻礙了機制砂混凝土的推廣應(yīng)用，特別是在大型、重點工程中的應(yīng)用。（1）機制砂行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理水平低下，機制砂產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，特別是部分存在質(zhì)量問題的機制砂導(dǎo)致了混凝土性能不良，并把這些問題歸于機制砂混凝土，從而導(dǎo)致人們不敢使用機制砂。（2）對石粉在機制砂混凝土中作用研究不夠，國家標準對機制砂中的石粉含量限制過嚴。2002年發(fā)布實施的新標準建筑用砂（GB/T14684-2001），首次明確規(guī)定了機制砂的技術(shù)要求，但該標準對石粉含量的限制規(guī)定為小于C30、C30C60、大于C60

4、的混凝土用機制砂中的石粉含量限制分別為7%、5%、3%。為了滿足國標規(guī)定的石粉含量要求，機制砂中過量的石粉通常采取水洗、風(fēng)選收塵等方法去除，在生產(chǎn)上不僅增加了機制砂的生產(chǎn)難度，降低了產(chǎn)量，浪費了寶貴的礦產(chǎn)資源和水資源，增加了制砂成本，同時石粉副產(chǎn)品的大量堆積，又引起了新的污染。在使用中，由于去粉過程中去掉的顆粒并非只有石粉，還含有0.15mm、0.3mm、0.6mm甚至更大的顆粒，因而破壞了機制砂的自然級配，導(dǎo)致機制砂混凝土離析泌水嚴重。客觀上加劇了人們對石粉在機制砂混凝土中作用的誤解，嚴重地制約了機制砂的應(yīng)用和石粉的利用。（3）沒有形成專門的機制砂混凝土配制技術(shù)，工程技術(shù)人員對機制砂混凝土的

5、性能也缺乏充分認識。機制砂混凝土的配制，目前基本沿襲天然砂混凝土配制方法，而忽視了機制砂與機制砂混凝土的特點，從而使工程技術(shù)人員難以掌握，對利用機制砂配制高性能混凝土的技術(shù)更不成熟。一般認為機制砂混凝土工作性差，終飾性差，并對機制砂混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性研究不夠，心存疑慮，導(dǎo)致重點工程不敢使用機制砂。為解決西部山區(qū)高速公路建設(shè)橋梁工程混凝土用砂資源匱乏的問題，交通部于2003年將“機制砂混凝土用于橋梁建設(shè)的研究”確定為西部交通建設(shè)科技項目（合同編號：2003 318 811 06）。項目圍繞機制砂生產(chǎn)與混凝土應(yīng)用中的突出問題，研究了機制砂的制備技術(shù)與質(zhì)量控制措施、機制砂與所含石粉的特性、石

6、粉對機制砂混凝土性能的影響與機理，制備出了與天然砂高性能混凝土具有同樣優(yōu)異性能的C60、C80機制砂高性能混凝土，解決了相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，編制了機制砂在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，并成功用于湖北滬蓉西高速公路橋梁工程，取得了良好的社會經(jīng)濟效益。2、項目完成的主要研究內(nèi)容及取得的成果2.1 全面測試了機制砂及其所含石粉的物理化學(xué)特性（1）應(yīng)用數(shù)字圖形處理(DIP)技術(shù)研究了機制砂的顆粒形貌參數(shù)及與粗糙度的相關(guān)性，驗證了機制砂較天然砂顆粒尖銳、棱角性強、針片狀顆粒多、粗糙的特征。（2）建立了機制砂的細度模數(shù)（FM）與2.36mm粒級的分計篩余(a2)的定量關(guān)系，其回歸關(guān)系式為FM=0.0323 a2+2.

7、4519，（r=0.892），據(jù)此提出通過控制2.36mm粒級的分計篩余可控制細度模數(shù)。（3）機制砂最大壓碎值多數(shù)在2.364.75mm粒級，其次是0.30.6mm 粒級，壓碎值可能性最小的是1.182.36粒級。（4）采用激光粒度分析儀，提出現(xiàn)有機制砂生產(chǎn)的除石粉工藝破壞了機制砂的級配、不利于機制砂的密實堆積。（5）機制砂MB值不僅與泥粉含量相關(guān)，且與所含泥粉的液限值有關(guān)，后者是對采用亞甲藍MB值檢驗小于75m的細粉是泥粉還是石粉這一試驗方法的一個補充。 （6）石粉的顆粒形貌、細度與水泥接近，遠小于粘土的比表面積。對于75m以下顆粒，石粉中粒徑小于16m者占3251%，粘土中粒徑小于16m者

8、占79%。2.2 研究了石粉作混合材以及石粉代砂對水泥性能的影響。（1）石粉作水泥混合材，一般來說，增加水泥的標準稠度用水量、減小膠砂流動度，促進水泥水化、使凝結(jié)時間提前。石粉摻入水泥后，降低了水泥膠砂強度，但折壓比卻隨之升高，水泥強度等級越低，折壓比升高越明顯。（2）用含石粉的機制砂配制的水泥砂漿，隨石粉含量的不斷增加，砂漿流動性下降，28d強度受石粉含量的影響不甚明顯，而石粉對砂漿的3d強度明顯有增強作用，石粉顆粒越細增強作用越明顯。隨石粉含量的不斷增加，漿體比例增加，干縮率上升，干燥失水的質(zhì)量損失增大，抗裂性變差。含泥量對機制砂砂漿干縮、質(zhì)量損失、抗裂、及強度均有顯著的不良影響。因此，機

9、制砂中的含泥量應(yīng)得到嚴格控制。2.3 明確了石粉對機制砂混凝土性能的影響規(guī)律。研究了石粉含量分別在520%對中低強塑性機制砂混凝土、720%對中低強泵送機制砂混凝土、514%對高強泵送機制砂混凝土各方面性能的影響規(guī)律，石粉對不同強度、不同流態(tài)的混凝土、性能的不同方面影響各異，應(yīng)根據(jù)混凝土用途和性能要求，有針對性地提出機制砂石粉含量限值。（1）配制低強、大流動性機制砂混凝土?xí)r采用高石粉含量機制砂更有利。對于中低強度塑性混凝土，石粉可以增加拌和物的粘聚性和保水性，利于改善離析泌水情況；對于泵送混凝土，石粉可以增加水泥漿體含量而提高混凝土的流動性，石粉還起到潤滑作用，減少砂與砂之間磨擦而改善混凝土的

10、和易性。（2）提出了水粉比、泌水潛伏時間的概念，應(yīng)用水粉比、泌水潛伏時間可以很好地解釋機制砂混凝土工作性的影響因素。對于特定的混凝土體系，均存在最佳水粉比，水粉比偏大易產(chǎn)生離析泌水，水粉比偏小則使混凝土過粘。在配制高強混凝土?xí)r膠凝材料的用量很大，石粉在粉料中的比例較小，同時摻用了較大比例的高效減水劑，在混凝土工作性諸多影響因素中，石粉含量的增減不是十分敏感的因素。中低強度泵送機制砂混凝土某一時刻的泌水率與拌和物靜置時間和泌水潛伏時間比值的對數(shù)成正比，隨石粉含量的增加，水粉比下降，拌和物的泌水潛伏時間延長，泌水率與離析程度下降。（3）對于中低強度機制砂混凝土，在等水灰比下，所有含石粉的機制砂混凝

11、土強度均高于未含石粉的機制砂的混凝土強度。石粉含量介于1015%之間時，混凝土抗壓強度和抗折強度最高。對于高強度混凝土，在等水膠比下，石粉含量在14%范圍對強度基本上有促進作用，石粉含量10%時強度達到峰值，石粉再增多后強度開始下降。在w/c=0.700.35區(qū)間內(nèi)，用石粉含量為7%的機制砂配制的混凝土強度普遍高于不含石粉機制砂配制的混凝土，且鮑羅米公式中的a值小一些，也就是說，強度差值隨著w/c的提高而升高。（4）機制砂混凝土的抗折強度高于天然砂混凝土，隨石粉含量增加抗折強度升高，石粉含量10%左右時達到最高，之后有所下降。（5）機制砂混凝土的軸心抗壓強度和劈裂抗拉強度均高于天然砂混凝土，且

12、提高幅度隨石粉含量增加而增大，石粉對早期劈裂抗拉強度有顯著貢獻。（6）機制砂混凝土的抗壓彈性模量隨石粉含量的增加其變化比較復(fù)雜，取決于石粉對混凝土強度和漿體數(shù)量兩方面的影響?？傮w來說，中低強機制砂混凝土彈性模量較河砂混凝土略低，而高強機制砂混凝土彈性模量較河砂混凝土略，且隨石粉含量增加而呈降低趨勢。（7）機制砂混凝土的干縮率小于天然砂混凝土。對于中低強度機制砂混凝土，石粉含量10%時，干縮率最大；對于高強度機制砂混凝土，石粉含量7%時，干縮率最大。因受粗集料限制等因素的影響，石粉對機制砂混凝土干縮性能與機制砂砂漿的干縮性能變化規(guī)律有些差別。（8）石粉對離析泌水情況的改善及其填充效應(yīng)增加了混凝土

13、的密實度，所以石粉能夠增強混凝土的抗?jié)B性能。（9）中低強度機制砂混凝土的抗凍性能整體上低于同配比的河砂混凝土，有的機制砂混凝土抗凍結(jié)性只能達到F50，有的又可超過F150。這可能與機制砂顆粒表面裂隙狀況、級配等品質(zhì)有關(guān)。適量石粉（1015%）有利于機制砂混凝土抗凍性能的改善。因此，在采用機制砂配制抗凍性混凝土?xí)r，應(yīng)重視機制砂品質(zhì)的影響。對抗凍性能有較高要求的中低強度機制砂混凝土，可采用引氣劑進行配制。（10）機制砂水泥砂漿的耐磨性與其中的石粉含量有關(guān)，在石粉含量小于10%時，機制砂砂漿耐磨性能好于河砂砂漿，石粉含量大于10%時，機制砂砂漿的耐磨性比河砂的要差。（11）機制砂和石粉的巖性及機制砂

14、中的石粉含量對混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能沒有明顯的不利影響，機制砂混凝土受硫酸鹽的主要侵蝕性產(chǎn)物也為石膏。2.4 制備出了與天然砂高性能混凝土具有同樣優(yōu)異性能的C60、C80機制砂高性能混凝土。設(shè)計、優(yōu)化了C60、C80機制砂高性能混凝土的配合比，充分研究了石粉、泥粉含量對機制砂高性能混凝土工作性、強度、體積穩(wěn)定性和耐久性的影響，討論了高石粉含量機制砂配制高性能混凝土?xí)r粉煤灰、礦渣粉等摻合料的摻量與作用問題。2.4.1 C60機制砂高性能混凝土（1）在石粉含量3.5%14%范圍，隨石粉含量增大，機制砂高性能混凝土的坍落度基本不受影響，而坍?dāng)U度呈下降趨勢，石粉含量越高、坍?dāng)U度下降越明顯，且石粉改善

15、了機制砂混凝土拌和物的粘聚性和保水性。機制砂混凝土的抗壓強度隨石粉含量的增加呈逐步增大趨勢，且石粉對其后期強度的增長無不良影響。（2）石粉含量對機制砂高性能混凝土的干縮影響與干縮齡期密切相關(guān)，石粉含量較高的機制砂混凝土的前14d齡期干縮值要比天然砂混凝土大，而后齡期干縮值相差不大，因此機制砂混凝土要注意早齡期的濕養(yǎng)護。另外，摻入粉煤灰使機制砂混凝土各齡期的干縮值減小，且隨粉煤灰摻量增加收縮值減小。（3）隨石粉含量增大，機制砂高性能混凝土的彈性模量呈降低趨勢。與天然砂混凝土相比，機制砂高性能混凝土的彈性模量在石粉含量高時略低，在石粉含量低時略高。相比同條件下的河砂高性能混凝土，石粉含量7%的機制

16、砂高性能混凝土雖然抗壓強度高，但其徐變相對要大。（4）機制砂高性能混凝土具有很好的抗氯離子滲透性能和很高的抗凍性。各石粉含量的機制砂高性能混凝土的氯離子擴散系數(shù)均符合高性能混凝土小于3.0×10-8cm2/s的要求。隨石粉含量增大，機制砂高性能混凝土的氯離子擴散系數(shù)呈弱遞增趨勢。各石粉含量的機制砂高性能混凝土抗凍等級遠超過F325。隨石粉含量增加，機制砂混凝土的相對動彈性模量幾乎沒有差異，且11%17%的粉煤灰摻量并不降低機制砂高性能混凝土的抗凍性。（5）無論是采用低石粉含量還是高石粉含量的機制砂，石粉的存在基本不影響摻用粉煤灰對混凝土的作用效果，因此在機制砂高性能混凝土中粉煤灰的摻

17、用可以不考慮機制砂中石粉含量的高低。（6）機制砂混凝土的工作性受砂率影響非常敏感，強度最佳時的砂率沒有工作性最佳時的砂率對石粉含量敏感。隨石粉含量的增加，機制砂混凝土的合理砂率越低。（7）機制砂石粉中混有泥粉不利于機制砂混凝土的高性能化。對3%7%泥粉含量的綜合研究表明，隨著泥粉含量的增加，機制砂混凝土的強度及抗?jié)B性無明顯變化，但混凝土需水量增加，收縮增大，抗凍性明顯下降。2.4.2 C80機制砂高性能混凝土（1）外加劑和礦物摻合料的選擇是C80機制砂高性能混凝土配制的關(guān)鍵，通過優(yōu)化，C80機制砂高性能混凝土配合比設(shè)計參數(shù)為：膠凝材料用量600kg/m3，水膠比0.25，礦渣、粉煤灰、硅灰的摻

18、量為25%、15%和8%，砂率3739%，外加劑為兩種聚羧酸鹽（FOX+ADVA-180）外加劑復(fù)摻，摻量為0.3%+0.8%。（2）機制砂中石粉含量對工作性和強度的影響試驗表明，C80混凝土的機制砂石粉含量5%時的性能較佳，因此C80機制砂混凝土的石粉含量限值可由國標規(guī)定的3%放寬至5%。2.5 提出機制砂石粉含量限值可以突破國標限值規(guī)定針對不同用途探討了機制砂中石粉含量的最優(yōu)值和最高限值，提出了新的混凝土用機制砂石粉含量限值建議指標范圍（見表1）。混凝土強度等級低者，石粉極限含量可越高，特別是對于配制中低強度、大流動混凝土，越高的石粉含量，反而越利于混凝土工作性的改善和水泥用量的降低。高石

19、粉機制砂的應(yīng)用，不僅改善了機制砂混凝土的性能，且大大擴大了機制砂的應(yīng)用范圍，有效利用了石粉資源，對于機制砂生產(chǎn)可免去除粉工藝，降低機制砂生產(chǎn)成本，節(jié)省工程造價。機制砂石粉含量限值：強度等級C30C30C60C60國標規(guī)定7%5%3%本研究建議1015%710%5%2.6 揭示了石粉在機制砂混凝土中的作用機理與效應(yīng)（1）水泥中摻20%石粉的水化樣誘導(dǎo)期內(nèi)單位時間放熱量高于純水泥水化樣和水泥中摻20%粉煤灰的水化樣，石粉作為晶核對水泥水化起到促進作用，使水化誘導(dǎo)期和加速期的結(jié)束時間提前，說明石粉促進了水泥水化。（2）石粉中的CaCO3參與C3A的水化反應(yīng)生成了水化碳鋁酸鈣，對水泥水化有增強作用。（

20、3）石粉具有使過渡區(qū)密實化、改善混凝土孔結(jié)構(gòu)的作用，使孔徑得到一定程度的細化，從而增強機制砂混凝土的性能。（4）石灰?guī)r石粉在機制砂混凝土中有增粘、潤滑、填充、晶核、對水化的增強等多種效應(yīng)，對混凝土性能的影響是這些效應(yīng)的綜合作用。2.7 總結(jié)提出了高含石粉機制砂混凝土的配制技術(shù)與方法（1）配制低強、流動性混機制砂混凝土?xí)r應(yīng)充分發(fā)揮石粉的作用：用高含石粉機制砂比天然砂更適合采用強度等級高的水泥來配制低強度混凝土，水灰比越大、石粉的貢獻越突出。因此，可以利用機制砂的高石粉含量解決混凝土強度富余過多與工作性差之間的矛盾；（2）機制砂中的石粉可作混凝土摻合料使用：對于C30中低強度混凝土、C60高強度混

21、凝土和C80超高強混凝土，取代水泥的的比例以分別不超過18.75%、22.5%和15%為宜，分別相當(dāng)于同等摻量II級或I級粉煤灰的作用效果。（3）對水灰比選擇的影響：仍基于天然砂鮑羅米公式確定水灰比。選取“最大水灰比”和“最小水泥用量”完全出于工作性考慮時，應(yīng)代之以“最大水粉比”和“最小粉料用量”的概念 。（4）對單位用水量選擇的影響：不摻減水劑下，機制砂中的石粉含量增加使混凝土流動性降低，要保持相同的坍落度，則混凝土的用水量增加。若摻有減水劑，則石粉對機制砂混凝土工作性的影響，有最佳石粉含量范圍（為710%）。因此，機制砂混凝土的用水量仍基于天然砂混凝土根據(jù)坍落度要求確定用水量，但應(yīng)考慮減水

22、劑的需求。 （5）對外加劑需要的影響：高含石粉機制砂混凝土對減水劑的額外需求與石粉在粉料中的比例成指數(shù)增加，減水劑的摻量可近似按粉料的百分比計。（6）對合理砂率選擇的影響：機制砂混凝土砂率的選擇不僅考慮要細度模數(shù)，還要注意機制砂石粉含量的增加使合理砂率降低。高石粉機制砂的砂率的確定應(yīng)參考最佳水粉比進行。（7）提出了水粉比和等效砂率的概念及高含石粉機制砂混凝土體系配合比的優(yōu)化設(shè)計原理，闡述了以水灰比保證強度、以水粉比確保工作性、基于水粉比確定砂率的設(shè)計原則。2.8 開展了C50機制砂混凝土T梁荷載試驗（1）石粉含量6.8%的機制砂制備的混凝土T梁荷載破壞試驗a）跨中彎矩破壞試驗：T梁極限荷載為6

23、20kN，是設(shè)計荷載320kN的1.94倍；在荷載小于620kN作用下，T梁撓度隨荷載增長曲線呈線性關(guān)系，處于良好的彈性工作狀態(tài)，梁體應(yīng)變沿高度方向分布基本呈線性關(guān)系，基本滿足平截面假定。b）梁端剪力破壞試驗： T梁剪力極限荷載為1940KN，此時相應(yīng)梁端剪力為1791KN，是設(shè)計荷載815KN的2.2倍，T梁具有較高的承載能力。 （2）機制砂、河砂混凝土T梁常規(guī)對比試驗相同荷載作用下，石粉含量6.8%的機制砂制備的混凝土T梁的撓度、應(yīng)變值均小于河砂混凝土T梁（同等水灰比和水泥用量下），顯示機制砂混凝土T梁具有更高的抗變形能力。 2.9 研究了機制砂的生產(chǎn)與質(zhì)量控制措施基于高速公路線長點多的特

24、點，以及機制砂的技術(shù)要求，優(yōu)化設(shè)計了具有簡單、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能和環(huán)保的機制砂生產(chǎn)工藝流程，提出了高速公路建設(shè)機制砂生產(chǎn)條件，建立了機制砂生產(chǎn)質(zhì)量控制措施和質(zhì)量保證體系。提出的制砂用典型工藝設(shè)備為顎式破碎機（粗碎）、反擊式破碎機（中碎）和立式?jīng)_擊式制砂機（沖擊式破碎機）或棒磨機（細碎），典型石粉控制工藝設(shè)備為收塵器（干法收塵）、螺旋或輪式洗砂機（水洗除粉）及干法制砂分級機（干法選粉）。2.10 編制了機制砂在混凝土中應(yīng)用技術(shù)指南課題組2004年9月編制的湖北滬蓉西高速公路普通混凝土用機制砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程被依托工程采用，現(xiàn)已進行修訂，形成了機制砂在混凝土中應(yīng)用技術(shù)指南，是國內(nèi)提出的最為全面的有關(guān)機制砂的應(yīng)

25、用技術(shù)規(guī)程。主要內(nèi)容包括：機制砂的生產(chǎn)、檢驗與驗收；機制砂的質(zhì)量標準；機制砂的檢驗方法；機制砂普通混凝土配合比設(shè)計；機制砂高性能混凝土配合比設(shè)計；機制砂混凝土的施工與驗收。3、項目在依托工程中的推廣應(yīng)用與效益項目依托于湖北滬蓉西高速公路，橋梁總長達71.2704公里，混凝土需求量近498萬m3，其中C30以下混凝土約320 m3，C30以上混凝土約178 m3，共需細集料230萬方，但沿線沒有可用的天然河砂，如果采用天然河砂配制混凝土，需從湖南岳陽調(diào)運，其平均價格高達180元/m3，同時，由于運輸條件差，保障供應(yīng)尚存困難。應(yīng)用本項目研究成果，開展了大規(guī)模的機制砂生產(chǎn)和機制砂混凝土推廣應(yīng)用工作，

26、截止到2006年12月，共推廣應(yīng)用機制砂混凝土約247萬m3，累計使用機制砂約117萬 m3，直接經(jīng)濟效益1.2億元左右。其中：（1）在樁基、承臺、橋墩、二襯中應(yīng)用C30及以下機制砂混凝土177萬m3，使用機制砂85萬m3；（2）在預(yù)制梁板、橋面鋪裝、現(xiàn)澆箱梁中應(yīng)用C40C50機制砂混凝土70萬m3，使用機制砂32萬m3。（3）指導(dǎo)建立機制砂生產(chǎn)廠30家，形成年產(chǎn)機制砂585萬噸的規(guī)模，不僅解決了滬蓉西高速公路建設(shè)缺砂的問題，也為宜萬鐵路建設(shè)提供了大量的機制砂。4、項目的技術(shù)創(chuàng)新點（1）全面測試了機制砂和石粉的物理化學(xué)特性，分析了機制砂顆粒形貌特征參數(shù)與粗糙度參數(shù)的相關(guān)性，建立了機制砂的顆粒細

27、度模數(shù)與2.36mm粒級分級篩余的定量關(guān)系，提出現(xiàn)有機制砂生產(chǎn)的除石粉工藝破壞了機制砂的級配、不利于機制砂的密實堆積，機制砂MB值不僅與含泥量且與泥土的液限值有關(guān)，為機制砂的質(zhì)量評價提供了技術(shù)依據(jù)。（2）明確了石粉對不同流態(tài)、不同強度的機制砂混凝土各方面性能的影響規(guī)律，揭示了石灰?guī)r石粉的增粘、潤滑、填充、晶核與水化增強的效應(yīng)與機理，提出了配制強度等級C60、C60C35和C30混凝土的機制砂石粉含量的限值，可突破現(xiàn)行國家標準的規(guī)定，分別放寬到5%、7%10%和10%15%并不影響機制砂混凝土的高性能與耐久性，可供相關(guān)標準、規(guī)范的修訂借鑒。（3）提出了高石粉含量機制砂應(yīng)用技術(shù)，研究了高石粉含量機

28、制砂混凝土配合比設(shè)計方法，提出了水粉比、水膠比、合理砂率、用水量、外加劑摻量等配合比參數(shù)選取原則。（4）編制了機制砂在混凝土應(yīng)用技術(shù)指南，為機制砂的生產(chǎn)及應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。研究成果成功應(yīng)用于湖北滬蓉西高速公路橋梁工程，取得了顯著的社會經(jīng)濟效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。 探討人工機制砂在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用引 言為了貫徹執(zhí)行國家六部委關(guān)于在部分城市限期禁止現(xiàn)場攪拌砂漿工作的通知精神，2007年國家指定北京、常州等十城市為首批試點預(yù)拌砂漿推廣應(yīng)用城市，禁止施工現(xiàn)場配制砌筑抹灰砂漿。經(jīng)過近三年的推廣已初見成效，生產(chǎn)技術(shù)工藝日趨成熟，以工廠化生產(chǎn)的預(yù)拌砂漿深受廣大用戶的普遍認可和歡迎。隨著施工現(xiàn)場禁止配制砌筑

29、、抹灰砂漿的力度不斷加大，全國各地建設(shè)預(yù)拌砂漿生產(chǎn)基地的步伐不斷加快，目前我國大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)工藝仍以天然砂集料為主，眾所周知，天然砂資源是一種地方資源，短時間內(nèi)不可再生，而且不適合長距離運輸，但是我國的基建規(guī)模正在逐年提升，對天然砂的需求也在逐年增加，從而導(dǎo)致全國不少地區(qū)出現(xiàn)天然砂資源短缺，供需矛盾十分突出，因此天然砂的價格出現(xiàn)波動，嚴重制約工程建設(shè)的發(fā)展，所以要從根本上解決天然砂短缺的現(xiàn)狀，必須尋求新的材料來源。2001年7月13日由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布新的國家標準GB/T14684-2001建筑用砂，已于2002年2月1日起實施，新標準的實施對建筑所需用砂的數(shù)量和質(zhì)量資源利用進行了

30、系統(tǒng)規(guī)范，GB/T14684-2001是在GB/T14684-1993基礎(chǔ)上修訂的，其中增加的重要內(nèi)容就是將人工機制砂作為建筑用砂之一，并且規(guī)范了人工機制砂的定義、技術(shù)要求及檢驗方法，在將來的建筑用砂領(lǐng)域，人工機制砂將成為主要來源。但在全國只有少數(shù)地區(qū)和部門對人工機制砂有所了解外，多數(shù)地區(qū)和部門對人工機制砂的應(yīng)用還很陌生，而且僅僅限于混凝土中的應(yīng)用，至于人工機制砂在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用，大多數(shù)地區(qū)和行業(yè)相知甚少。根據(jù)筆者在江蘇順陽建筑新型材料有限公司擔(dān)任實驗室主任期間對人工機制砂在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用展開深入系統(tǒng)研究，取得了一些理解和體會，并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗總結(jié)出一些人工機制砂質(zhì)量控制要點和注意事項

31、，希望人工機制砂這一新型材料在預(yù)拌砂漿中能夠得到更好應(yīng)用。一、 巖石的開采與選擇巖石是人工機制砂的主要材料來源，我國地質(zhì)條件十分復(fù)雜，巖石資源也很豐富。巖石大致可分為四大類型：1. 山地型：以石灰?guī)r和花崗巖為主2. 陸川型：以古河道河床為主3. 河川型：以陸地內(nèi)河床為主4. 海底型：以部分沿海地區(qū)海灘為主各地應(yīng)根據(jù)以上巖石資源分布因地制宜就地取材合理有數(shù)利用。根據(jù)實踐，山地型和河川型巖石是優(yōu)質(zhì)的自然資源，尤其是石灰?guī)r巖石含有豐富的碳酸鈣物質(zhì)，能提高預(yù)拌砂漿的和易性和施工性能。在不增加外加劑成本的情況下，可實施機械噴漿施工作業(yè)，因此石灰?guī)r機制砂在預(yù)拌砂漿應(yīng)用中是比較理想的原材料。在開采選擇巖石材

32、料的過程中，應(yīng)按國標建筑用碎石、卵石GB/T14685-2001的試驗方法，運用檢驗檢測的手段對其有效控制，使所選擇的巖石質(zhì)量得到有效保障以及指標控制在一定的范圍內(nèi)。具體檢驗檢測的項目：含水率、含泥量、泥塊含量、壓碎指標值。1、巖石材料所含水分的高低將直接影響預(yù)拌砂漿的質(zhì)量，預(yù)拌砂漿經(jīng)混合后如所含水分偏高會造成水泥的加速水化、結(jié)塊，使儲存簡倉放料時易堵塞或者儲存時間縮短等現(xiàn)象，所以控制巖石的含水率非常必要。經(jīng)檢測表明，巖石在機械破碎時經(jīng)過高速摩擦撞擊產(chǎn)生一定的熱量能消耗部分水分，因此巖石的含水率不宜超過1.5%。巖石的含水率檢驗檢測應(yīng)按國標建筑用碎石、卵石GB/T14685-2001標準中附錄

33、C的方法進行。2、在我國大多數(shù)巖石被山皮所覆蓋，開采生產(chǎn)過程中難免混入泥土，從而導(dǎo)致預(yù)拌砂漿強度降低或造成抹灰基面開裂等現(xiàn)象，因此必須控制巖石中過量的含泥量和泥塊含量。首先在開采前應(yīng)及時清除巖石表面上的泥土，其次對巖石所含泥量和泥塊含量按國標建筑用碎石、卵石GB/T14685-2001的規(guī)定第6.4條和第6.5條進行檢驗檢測，使所含泥量和泥塊含量控制在國標中表、表類范圍內(nèi)。3、巖石開采后經(jīng)機械破碎加工形成一定的顆粒級配的碎石，實踐證明，良好的顆粒級配能使后續(xù)生產(chǎn)機制砂的細度模數(shù)與顆粒級配得到有效控制，所以碎石的粒經(jīng)應(yīng)控制在9.5MM-26.5MM之間，另外巖石進倉堆放時應(yīng)按國標建筑用碎石、卵石

34、GB/T14685-2001的規(guī)定中的第6.1條試驗方法進行壓碎值指標檢驗檢測，其指標符合國標中壓碎值指標小于表6類的規(guī)定，同一粒經(jīng)和壓碎值指標的碎石一起堆放并做標識。二、 人工機制砂工藝設(shè)備概況目前，在我國各地巖石生產(chǎn)除少數(shù)地區(qū)企業(yè)機械化程度較高外，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備呈落后狀態(tài)，效率低，質(zhì)量差，成本高，從而影響人工機制砂的質(zhì)量。提高生產(chǎn)工藝設(shè)備性能是各設(shè)備制造商面臨的重要課題，針對人工機制砂粒型多呈三角體或方矩體，表面粗糙、棱角尖銳的特點，而且人工機制砂在混凝土中的應(yīng)用與在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用有所區(qū)別，對人工機制砂的細度模數(shù)與砂的級配要求更高，更具科學(xué)性。如果在生產(chǎn)過程中能得到改善，人工機制砂在

35、預(yù)拌砂漿中代替天然砂使用，其性能明顯優(yōu)越，所以選擇機制砂設(shè)備相當(dāng)重要。我國在近幾年研制的破碎機（立軸式?jīng)_擊破碎機，圓錐破碎機，高效負支撐鄂式破碎機等）種類中，基本能滿足機制砂的技術(shù)要求。一些廠家普遍選用立軸式?jīng)_擊破碎機，其優(yōu)點是生產(chǎn)的機制砂細度模數(shù)與砂的級配穩(wěn)定，破碎中棱角砂所占比例較低，深受廠家的普遍歡迎。三、 人工機制砂的特點與應(yīng)用根據(jù)國標建筑用碎石、卵石GB/T14685-2001的規(guī)定，人工機制砂是經(jīng)機械破碎、篩分制成的粒經(jīng)小于4.75MM的巖石顆粒，其合理的細度模數(shù)與砂的級配直接影響預(yù)拌砂漿的質(zhì)量，既要確保預(yù)拌砂漿的各項物理性能符合國家標準，又要滿足其施工性能符合現(xiàn)場施工要求，必須兩者同時兼顧。因此，應(yīng)按照國標建筑用碎石、卵石GB/T14685-2001的規(guī)定運用檢驗檢測的方法控制其各項指標，其檢驗檢測的項目為：機制砂的細度模數(shù)、顆粒級配及石粉含量。1、人工機制砂的細度模數(shù)與顆粒級配控制。人工機制砂的細度模數(shù)與顆粒級配控制是評定預(yù)拌砂漿用砂質(zhì)量的一個主要指標。隨著預(yù)拌砂漿技術(shù)的不斷完善，砂率、水灰比和預(yù)拌砂漿的和易性、強度及施工性能的關(guān)系越來越收到重視，在預(yù)拌砂漿的配合比中，要以砂的細度模數(shù)來調(diào)整