機(jī)制砂混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)及其外加劑研究分析材料學(xué)專業(yè)

1、PAGE PAGE 25 機(jī)制砂混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)及其外加劑研究摘 要當(dāng)今社會日益繁榮，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，帶來基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也相應(yīng)發(fā)展迅猛。配置混凝土傳統(tǒng)所用的天然砂資源已經(jīng)越來越匱乏，已經(jīng)不能滿足工程需求了，因此機(jī)制砂在社會建設(shè)過程中扮演著一個(gè)越來越重要的角色，它將填補(bǔ)天然砂資源的緊缺所帶來空缺。所謂機(jī)制砂，就是通過制砂機(jī)和其它附屬設(shè)備加工而成的砂子。由于機(jī)制砂是通過機(jī)械設(shè)備人為生產(chǎn)出來。過程可以得到控制，因此其成品更加規(guī)則，可以根據(jù)不同工藝要求加工成不同規(guī)則和大小的砂子，更能滿足日常需求，憑借這些優(yōu)點(diǎn)與天然砂相比其占有一定的優(yōu)勢。但是與天然砂相比，機(jī)制砂有級配較差，顆粒尖銳而且棱角，表面較粗

2、糙，細(xì)度模數(shù)偏大等特點(diǎn)，因此在工程界，人們對使用機(jī)制砂來配置高強(qiáng)高性能的混凝土還是存有一定疑慮，由于對其性能的不了解，使得機(jī)制砂在高強(qiáng)高性能混凝土結(jié)構(gòu)和一些重要部位混凝土的應(yīng)用受阻。所以如何來了解并改善機(jī)制砂的性能使其能得到更為普遍的應(yīng)用已經(jīng)變得非常重要。機(jī)制砂與天然砂的最主要區(qū)別，就是在機(jī)制砂的生產(chǎn)過程中不可避免的要產(chǎn)生一定數(shù)量的顆粒直徑小于75m的石粉，而石粉的含量對機(jī)制砂混凝土的性能有著很大的影響，本文中也就會就其含量對其機(jī)制砂混凝土性能的影響進(jìn)行討論，而在天然砂中就不存在這個(gè)問題，同時(shí)，在堅(jiān)固性方面，機(jī)制砂也要比天然砂稍差一點(diǎn)，但是仍然可以達(dá)到GB/T 141684293標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的的

3、優(yōu)等品指標(biāo)，因此在建筑用混凝土中使用不存在問題。但是如果是用在經(jīng)常遭受摩擦沖擊的混凝土構(gòu)件中，則必須摻用外加劑，外加劑的使用對機(jī)制砂混凝土的影響也將在本文中討論。除了上述的石粉含量和外加劑的使用對機(jī)制砂混凝土的性能有很大影響外，母巖的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對機(jī)制砂的性能也有很大的影響，從而影響機(jī)制砂混凝土的性能。本文就將從這幾個(gè)方面來研究他們對機(jī)制砂混凝土各項(xiàng)性能的影響，從而對它們進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來提高機(jī)制砂混凝土的性能。關(guān)鍵詞：機(jī)制砂，混凝土，母巖，石粉，生產(chǎn)工藝，外加劑，性能目 第一章 緒論.21.1研究背景和意義.2 1.1.1天然砂資源匱乏.2 1.1.2國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制約.3 1.1.3機(jī)制砂性

4、能的研究尚不成熟.4 1.1.4現(xiàn)代建筑對高性能混凝土的需求.5 1.1.5研究的意義.61.2機(jī)制砂混凝土的研究和使用現(xiàn)狀.61.3存在的各種問題.91.4研究目標(biāo)和途徑.10 1.4.1研究目標(biāo).10 1.4.2研究途徑.10第二章 機(jī)制砂性能對混凝土的影響.102.1機(jī)制砂母巖及其影響.10 2.1.1母巖種類及特性.10 2.1.2母巖質(zhì)量要求.132.1.3母巖檢測.13 2.1.4不同母巖對混凝土效果區(qū)別14 2.2機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝及其影響.16 2.2.1機(jī)制砂生產(chǎn)工藝及設(shè)備選型.16 2.2.2機(jī)制砂生產(chǎn)工藝流程17 2.2.3不同工藝生產(chǎn)出來的機(jī)制砂，對混凝土是否有影響.17

5、 2.3石粉對混凝土特性的影響及機(jī)理.18 2.3.1石粉含量的影響.18 2.3.2機(jī)制砂石粉含量實(shí)驗(yàn)分析及含量要求.18 2.3.3石粉對混凝土性能的影響.19第三章 外加劑對機(jī)制砂混凝土性能的影響.21 3.1外加劑作用機(jī)理和效果.21 3.2外加劑機(jī)制砂混凝土與天然砂混凝土效果上的明顯區(qū)別.23 3.3外加劑在面對機(jī)制砂的時(shí)候所需改進(jìn).23第四章 機(jī)制砂混凝土配合比.23 4.1機(jī)制砂混凝土配合比對混凝土性能的影響.234.2機(jī)制砂混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì).24第5章 結(jié)語.25參考文獻(xiàn).26致 謝26第一章 緒論1.1研究背景和意義1.1.1天然砂資源匱乏隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施

6、的建設(shè)相應(yīng)加快。而在建筑中混凝土是必不可少的，砂又是混凝土的核心。目前我國大多數(shù)地區(qū)使用的都是天然砂，即由自然條件作用（主要是巖石 HYPERLINK /view/473994.htm t _blank 風(fēng)化）而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒。由于天然砂不適宜長途運(yùn)輸，因此屬于一種地方資源。而且在短期內(nèi)不可再生，由于建筑需求日益增加，導(dǎo)致很多地區(qū)天然砂資源短缺，一些本來天然砂資源就不豐富的地方甚至出現(xiàn)砂荒。例如重慶、貴州、云南、恩施這些地方，河砂資源很少，甚至根本就沒有，給當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)建設(shè)帶來了極大的不便。物以稀為貴，在天然砂短缺的地區(qū)，其價(jià)格必然會上漲。在這種經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，我國很多地區(qū)

7、出現(xiàn)了亂挖、亂采天然砂的現(xiàn)象，破壞河道挖沙、毀田挖沙等現(xiàn)象在很多地區(qū)都有發(fā)生，特別是在一些落后的地區(qū)，缺少環(huán)保意識，不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，只為追求利益，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。這其中特別是對河道的破壞，挖沙船在將河道里的砂挖出來后，就會在河床上留下很多很深的水潭，兒童在這中水潭里溺亡的新聞實(shí)在不少。由于這種過度且無序地開采對環(huán)境和社會都帶來了很多嚴(yán)重的危害，國家和各地方政府陸續(xù)采取的相關(guān)措施來限制這中過度開采。比如從2002年開始，國家就限制長江的采砂量為每年5000t。在這種天然砂資源匱乏的情況下，推廣機(jī)制砂的使用就變得勢在必行，而攻克機(jī)制砂混凝土的相關(guān)技術(shù)難題使其性能達(dá)到相關(guān)使用標(biāo)準(zhǔn)就成了這個(gè)

8、推廣過程的第一關(guān)。1.1.2國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制約 針對國內(nèi)機(jī)制砂和天然砂的使用情況，為了規(guī)范和推進(jìn)機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用，使其市場更加有序，國家于2002年發(fā)布了新標(biāo)準(zhǔn)建筑用砂（GB/T14684-2001）,該標(biāo)準(zhǔn)首次明確規(guī)定了使用機(jī)制砂的相關(guān)技術(shù)要求。毫無疑問，該新標(biāo)準(zhǔn)的推行對機(jī)制砂的推廣應(yīng)用具有很重要的意義。但是在這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，一些相關(guān)規(guī)定還是限制了機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用。其對不同硬度的混凝土用機(jī)制砂中石粉含量進(jìn)行了限制。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定強(qiáng)度等級小于C30的機(jī)制砂混凝土所用機(jī)制砂中的石粉含量應(yīng)該小于或等于7%，強(qiáng)度等級在C30到C60之間的機(jī)制砂混凝土所用機(jī)制砂中的石粉含量應(yīng)該小于或等于5%，強(qiáng)度等級大于

9、C60的機(jī)制砂混凝土所用機(jī)制砂中的石粉含量應(yīng)該小于或等于3%。這項(xiàng)規(guī)定在很大程度上阻礙了機(jī)制砂混凝土的發(fā)展與推廣應(yīng)用，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一就是增加了機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝的難度性，從而提高了機(jī)制砂的生產(chǎn)成本；第二就是浪費(fèi)了大量礦產(chǎn)資源，污染環(huán)境。說其增加了生產(chǎn)難度，提高了生產(chǎn)成本是因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)外生產(chǎn)機(jī)制砂都是通過破碎法生產(chǎn)，而通過這種生產(chǎn)方法生產(chǎn)出來的機(jī)制砂一般石粉含量在10%20%。而為了使機(jī)制砂成品的石粉含量控制在3%、5%、7%，那么在生產(chǎn)過程中就得控制的更低，即相應(yīng)為1%、3%、5%，如此低的石粉含量，幾乎就是要把機(jī)制砂中石粉全部洗凈，很顯然這的確增加了生產(chǎn)難度，并且提高了生產(chǎn)成本。說其

10、浪費(fèi)了大量礦產(chǎn)資源，污染環(huán)境是因?yàn)槟壳皺C(jī)制砂中常用的除粉工藝是用水洗，每一立方機(jī)制砂大約需水24m。而隨水一起流走的粉體材料一般要占到10%20%，這樣既浪費(fèi)了礦產(chǎn)資源又浪費(fèi)了水資源。而且在排除的污水中，石粉在水中逐漸積累形成泥漿，量大并且難以處理，這樣帶來的結(jié)果就是嚴(yán)重污染了環(huán)境，同時(shí)流失了大量的礦產(chǎn)資源。1.1.3機(jī)制砂性能的研究尚不成熟我國發(fā)布的公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）中已經(jīng)規(guī)定：“在河砂不易得到時(shí)，也可用山砂或用硬質(zhì)巖加工的機(jī)制砂”，但是在實(shí)際工程中，往往不是如此。例如在建造一些重大的橋梁時(shí)，仍然采用的是天然砂而不敢采用機(jī)制砂，其原因就在于我們對機(jī)制砂性能的研究尚

11、不成熟，對其在某些特殊環(huán)境下會產(chǎn)生哪些變化還不是很清楚，某些研究成果還研究領(lǐng)域還存在一定的爭議，因此在橋梁這種關(guān)系社會安全的重大工程中，不敢輕易采用機(jī)制砂。具體的有以下幾個(gè)方面：大部分研究僅限于石灰?guī)r，缺少其他巖性機(jī)制砂的研究目前國內(nèi)對機(jī)制砂性能的研究局限于石灰?guī)r的研究，很少有其他巖性機(jī)制砂的研究。但是我國地域面積廣闊，各地的各種礦石儲量都不相同，但是在建筑的時(shí)候需要因地制宜，即取用儲量最為豐富的礦石。在那些石灰?guī)r儲量豐富的地區(qū)，因?yàn)橛嘘P(guān)于石灰?guī)r機(jī)制砂的相關(guān)研究，用石灰?guī)r生產(chǎn)機(jī)制砂還能得到推廣。但是在一些石灰?guī)r儲量稀少的地區(qū)，而其他巖石儲量豐富，由于缺少相應(yīng)巖性機(jī)制砂的研究，人們對其各方面的性

12、能還是心存疑慮，于是該種巖性機(jī)制砂的應(yīng)用就會受阻，導(dǎo)致其他巖性的機(jī)制砂的應(yīng)用和質(zhì)量控制方面還依然存在缺陷。機(jī)制砂中石粉含量對混凝土性能的影響存在爭議目前，各國對機(jī)制砂中石粉含量的最高限值不盡相同，某些國家甚至高達(dá)20%，而我國的標(biāo)準(zhǔn)本文前面所述，高達(dá)3%、5%、7%，這種規(guī)格已經(jīng)是相當(dāng)嚴(yán)格了。但是盡管有如此嚴(yán)格的限值要求，規(guī)定的制定者并沒有給出相應(yīng)的理論依據(jù)，這在一定程度上也不利于機(jī)制砂的推廣使用。而且各方面對目前石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能的影響也存在爭議，使得他在應(yīng)用中缺乏強(qiáng)有力的理論依據(jù)。例如，有研究認(rèn)為，大幅增加石粉的含量，會導(dǎo)致混凝土在固化的過程中收縮迅速增大。但是另一方面，也有研究認(rèn)

13、為當(dāng)石粉的含量達(dá)到某一臨界值，繼續(xù)增加石粉的含量將會降低混凝土的收縮。這些研究上的爭議也阻礙著機(jī)制砂的推廣應(yīng)用。缺少對高石粉含量機(jī)制砂混凝土耐久性的研究現(xiàn)階段我們對于石粉含量在機(jī)制砂混凝土中起的影響作用主要集中在兩個(gè)方面，一是石粉含量對機(jī)制砂混凝土工作性能的影響，二是石粉含量對機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度的影響。這兩者都是影響混凝土工作安全可靠性的重要影響因素，但是混凝土作為一種建筑材料，做好放在那里不是一天兩天的事，短則幾十年，長則上半年，而在這其中要經(jīng)受風(fēng)吹日曬，雨打雪淋，這就必須考慮到一個(gè)耐久性的問題。機(jī)制砂混凝土的耐久性如何，特別是高石粉含量的機(jī)制砂的耐久性，石粉不同于外加劑，盡管有一些微弱的化學(xué)

14、性質(zhì)，但是在混凝土中只能作為一種惰性添加劑，這些都缺少相關(guān)的研究，沒有更充足的理論依據(jù)，當(dāng)石粉含量高時(shí)，對機(jī)制砂混凝土的耐久性是否會產(chǎn)生影響，我們無從得知。我們的研究在這些方面的不成熟，也會給機(jī)制砂混凝土的推廣應(yīng)用帶來困難。缺少機(jī)制砂的MB值對混凝土各項(xiàng)性能的研究MB值又稱為亞藍(lán)值，表示機(jī)制砂中石粉含量的多少。因?yàn)樵趪鴺?biāo)GB/T 14684-2001建筑用砂規(guī)定必須用亞甲藍(lán)方法檢測混凝土用機(jī)制砂中的泥粉含量。該規(guī)定要求混凝土用機(jī)制砂的MB值必須小于1.4。當(dāng)機(jī)制砂的MB值大于或者等于1.4的時(shí)候，用這種機(jī)制砂來配置高強(qiáng)度高性能的混凝土的時(shí)候，該規(guī)定對機(jī)制砂中石粉含量的限值更為嚴(yán)格。就如同上述對

15、一般機(jī)制砂中石粉含量的最高限值的規(guī)定一樣，其制定者也沒有給出對機(jī)制砂MB值規(guī)定以及在MB值大于或等于1.4時(shí)對機(jī)制砂中石粉含量嚴(yán)格控制的理論依據(jù)。按照嚴(yán)格的生產(chǎn)要求去執(zhí)行，卻沒有強(qiáng)有力的理論依據(jù)來支撐，這無疑對機(jī)制砂在應(yīng)用的過程中帶來困難。因此，加深這方面的研究是十分重要的。沒有專門的機(jī)制砂混凝土配置技術(shù)在機(jī)制砂的實(shí)際應(yīng)用過程中，目前還是按照天然砂配置混凝土的方法來配置機(jī)制砂混凝土的。但是我們知道，機(jī)制砂與天然砂有很大區(qū)別，在這個(gè)配置的過程中，就會在很大程度上忽略了機(jī)制砂的某些特性，從而會使其按照傳統(tǒng)方法配置出來的混凝土存在或多或少的問題。1.1.4高性能混凝土在現(xiàn)代建筑里越來越重要對高性能混

16、凝的研究是現(xiàn)代混凝土技術(shù)的一個(gè)主要研究方向。一些學(xué)者把高性能混凝土成為21世紀(jì)混凝土，可見高性能混凝土在現(xiàn)代建筑中的重要性。其名稱的由來要追溯到1990年，在由美國混凝土學(xué)會（ACI）和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）共同主辦的一次研究討論會上，正式提出這個(gè)概念。大會給出了高性能的具體概念，高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土，必須采用嚴(yán)格的施工工藝，采用優(yōu)質(zhì)材料配制，便于澆搗、不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期的強(qiáng)度較高、具有韌性和穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能的耐久混凝土，特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。因?yàn)楦咝阅芑炷辆哂袃?yōu)異的工程技術(shù)特性，引起了各個(gè)國家的廣泛關(guān)注和重視，陸

17、續(xù)投入了大量的人力、物力、財(cái)力來研究和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。在很短的時(shí)間內(nèi)，使得高性能混凝土技術(shù)取得了很大的進(jìn)步?，F(xiàn)代建筑主要追求的是實(shí)用性和觀賞性，正因?yàn)槿绱?，對混凝土的要求越來越高，在這種背景下，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。足夠的強(qiáng)度，優(yōu)良的力學(xué)性能，良好的施工性能和優(yōu)異的耐久性能都是高性能混凝土的特點(diǎn)。因此研究機(jī)制砂對混凝土性能的影響對社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。1.1.5研究的意義由于以上所述的各種原因，研究機(jī)制砂混凝土已經(jīng)是勢在必行。弄清楚機(jī)制砂對混凝土性能影響的機(jī)理及作用原理，攻克機(jī)制砂混凝土應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，為機(jī)制砂混凝土的推廣應(yīng)用提供可靠且強(qiáng)有力的理論知識基礎(chǔ)，對解決天然砂匱乏這一關(guān)系

18、國民生活質(zhì)量的問題，對維持社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，提高我國混凝土技術(shù)，支持國民基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著不可磨滅的作用。1.2機(jī)制砂混凝土的研究和使用現(xiàn)狀我們知道機(jī)制砂與天然砂存在許多差別，其主要表現(xiàn)在石粉含量（顆粒直徑小于75m的顆粒），級配與粒形等諸多方面，這些差異性也直接導(dǎo)致了天然砂混凝土和機(jī)制砂混凝土性能上的差異性，針對這些差異性，國內(nèi)外學(xué)者都已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究。1.2.1機(jī)制砂的特性最新的國家標(biāo)準(zhǔn)建筑用砂GB/T14684-2001中規(guī)定了人工砂的含義，即把經(jīng)過除土處理而得到的機(jī)制砂和混合砂都成為人工砂（Manufactured sand），都要按照人工砂的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法來進(jìn)

19、行生產(chǎn)應(yīng)用。該標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)制砂（Machine-made sand或 Artificial sand）定義為“由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑小于 4.75mm 的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖的顆?！保旌仙暗亩x是“由機(jī)制砂和天然砂混合制成的砂”。通過機(jī)械破碎的方式和篩分的特點(diǎn)將機(jī)制砂的基本特性定義如下： 生產(chǎn)特點(diǎn)：目前機(jī)制砂都是通過破碎生產(chǎn)，已經(jīng)形成了系統(tǒng)的機(jī)制砂生產(chǎn)線。 HYPERLINK /view/952168.htm t _blank 機(jī)制砂生產(chǎn)線有振動給料機(jī)、顎式破碎機(jī)、 HYPERLINK /view/648403.htm t _blank 制砂機(jī)、振動篩和膠帶傳輸機(jī)等設(shè)備組合而

20、成。根據(jù)不同的工藝要求，各種型號的設(shè)備進(jìn)行組合，滿足客戶的不同工藝要求。首先，石料由粗碎機(jī)進(jìn)行初步破碎，然后，產(chǎn)成的粗料由膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送至細(xì)碎機(jī)進(jìn)一步破碎，細(xì)碎后的石料進(jìn)振動篩篩分出兩種石子，滿足制砂機(jī)進(jìn)粒粒度的石子進(jìn)制砂機(jī)機(jī)制砂，另一部分返回細(xì)碎機(jī)繼續(xù)進(jìn)行細(xì)破。進(jìn)制砂機(jī)的石子一部分制成砂，經(jīng)洗砂機(jī)清洗后制成成品砂，另一部分進(jìn)制砂機(jī)再次破碎。由于機(jī)制砂的可控制性，即細(xì)度模數(shù)、粒形和級配都可以人為控制。這是與天然砂最大的區(qū)別，也是其優(yōu)勢所在。 外觀特征：天然砂的外觀大部分呈黃色，而且其中的含泥量不易直接觀察出。而機(jī)制砂大多顆粒尖銳，呈黑色或灰白色，石粉含量較高，通過干法生產(chǎn)的機(jī)制砂，在石粉含量1

21、0%的時(shí)候，看上去就完全像石粉一樣，會使人心存疑慮，擔(dān)心其配合出來的混凝土的質(zhì)量問題而不敢使用。 石粉含量：機(jī)制砂在破碎生產(chǎn)的過程中，不可避免的會有一定量的石粉產(chǎn)生，這是正?，F(xiàn)象，如前文所述，這也是天然砂與機(jī)制砂最主要的區(qū)別。石粉的概念是加工前經(jīng)除土處理，加工后形成的粒徑小于75m的顆粒，他的化學(xué)成分和礦物組成與被加工的母巖都是一樣的。另外值得注意的就是泥，泥也是由顆粒直徑小于75m的顆粒組成，但是石粉與泥的成分不同，粒徑的分布不同，在配制混凝土的使用過程中所起的作用也不相同。天然砂中存在的泥對混凝土的性能是有害的，會降低混凝土的力學(xué)性能。與泥不同的是，機(jī)制砂中的石粉對混凝土是有益的。正因?yàn)橛?/p>

22、適量石粉的存在，才彌補(bǔ)了機(jī)制砂配制混凝土?xí)r和易性差的缺陷。與此同時(shí)，適量石粉的摻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)性都是有益的，進(jìn)而起到提高混凝土綜合性能的作用。 粗細(xì)程度：目前機(jī)制砂基本都為中粗砂，細(xì)度模數(shù)一般都在3.03.7之間浮動。如果機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)過大，則粗顆粒太多，顆粒直徑小于300m 顆粒太少，級配就不合理，混凝土的和易性就會變差。如果機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)過小，則顆粒直徑小于75m石粉就太多，混凝土的用水量都會增大，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降低，收縮量增大，并且機(jī)制砂的生產(chǎn)電耗會增加。這就是說，機(jī)制砂中的石粉含量的

23、多少，是與機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)密切相關(guān)的，如果細(xì)度模數(shù)小，則顆粒直徑小于75m的顆粒就多，即石粉含量高。反之，細(xì)度模數(shù)大，石粉含量就低。 級配狀況：通過分析顆粒組成的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，機(jī)制砂中顆粒直徑大于2.36mm和小于0.15mm的顆粒偏多，而中間顆粒偏少(尤其是0.3mm1.18mm的顆粒)，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)某一粒級斷檔的情況。但是就總體上來說，機(jī)制砂基本上可以符合天然砂I區(qū)和II區(qū)砂的技術(shù)要求。 顆粒形狀：由于機(jī)制砂是經(jīng)機(jī)械破碎制成的，所以顆粒形狀多數(shù)呈三角體或者方矩體（有些片狀顆粒較多），表面粗糙，顆粒尖銳并且有棱角，這對集料和水泥的粘結(jié)是有利的，但是對混凝土的和易性卻是不利的，特別是當(dāng)應(yīng)用在

24、強(qiáng)度等級低的混凝土中時(shí)，會引起混凝土的較大泌水率，而適量石粉的存在，則可在一定程度上彌補(bǔ)這一缺陷。1.2.2機(jī)制砂的制備技術(shù)發(fā)展概況目前所有的機(jī)制砂制備方法可以分為干法制砂和濕法制砂。傳統(tǒng)所用的細(xì)碎機(jī)例如棒磨機(jī)和圓錐細(xì)碎機(jī)，其要求進(jìn)料的顆粒直徑要小于25mm，因此在將原料送入細(xì)碎機(jī)進(jìn)行制砂之前必須進(jìn)過多次的粗碎將大塊的母巖破碎成滿足細(xì)碎機(jī)的進(jìn)料要求后，再將其送入細(xì)碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎，一般最少需先行進(jìn)行3次粗碎。這樣無疑增加了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜程度，并且提高了機(jī)制砂生產(chǎn)成本。隨著越來越多的學(xué)者投入到機(jī)制砂的制備技術(shù)研究，其制備技術(shù)已經(jīng)向前發(fā)展了一個(gè)階段?，F(xiàn)在出現(xiàn)的一些高性能細(xì)碎機(jī)，其進(jìn)料粒徑已經(jīng)可以達(dá)到4

25、060mm，這在很大程度上降低了生產(chǎn)成本，因?yàn)榭梢詼p少細(xì)碎之前的粗碎步驟。根據(jù)目前國內(nèi)外的機(jī)制砂生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，其大致的生產(chǎn)工藝流程圖如下圖所示。濕法制砂目前濕法制砂中最常見的制砂設(shè)備是棒磨機(jī)，其進(jìn)料粒徑一般為5到25mm，生產(chǎn)處的成品砂中顆粒直徑大于5mm的碎石含量比較少。經(jīng)其生產(chǎn)處的產(chǎn)品進(jìn)螺旋分級機(jī)和旋流器分成廢污泥水和成品機(jī)制砂。生成的廢污泥水要送到沉砂池或者旋轉(zhuǎn)式分級機(jī)，回收混在里面流失的細(xì)砂，減少資源的浪費(fèi)。而剩余的污水進(jìn)一步通過專門的凈化設(shè)備進(jìn)行處理再排放。干法制砂干法制砂如上所述，首先，石料由粗碎機(jī)進(jìn)行初步破碎，然后，產(chǎn)成的粗料由膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送至細(xì)碎機(jī)進(jìn)一步破碎，細(xì)碎后的石料進(jìn)振動篩篩

26、分出兩種石子，滿足制砂機(jī)進(jìn)粒粒度的石子進(jìn)制砂機(jī)機(jī)制砂，另一部分返回細(xì)碎機(jī)繼續(xù)進(jìn)行細(xì)破。進(jìn)制砂機(jī)的石子一部分制成砂，經(jīng)洗砂機(jī)清洗后制成成品砂，另一部分進(jìn)制砂機(jī)再次破碎。在國外一些工程中為了降低石粉含量、減少制砂機(jī)磨損、簡化工藝流程，通常會采取降低設(shè)備破碎比和調(diào)低進(jìn)料粒徑等一系列辦法來解決這些問題。機(jī)制砂加工設(shè)備的發(fā)展隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐逐漸加快，建筑用砂的需求量越來越大。傳統(tǒng)所用的天然砂已經(jīng)難以滿足需求量，因此使用機(jī)制砂來代替天然砂已經(jīng)變得勢在必行。而面對如此大的需求量，加快研究機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝技術(shù)對提高機(jī)制砂的生產(chǎn)質(zhì)量和效益變得尤為重要。（1）在大型工程項(xiàng)目中，砂料的生產(chǎn)一直都受到高度重

27、視，因此采用先進(jìn)的制砂設(shè)備，研究新的制砂工藝，可以大大提高機(jī)制砂生產(chǎn)工藝的可靠性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約工程投資。（2）對于大型工程項(xiàng)目，特別是混凝土量大、強(qiáng)度性能要求高的工程，混凝土骨料加工規(guī)模龐大，機(jī)制砂的生產(chǎn)宜與粗骨料生產(chǎn)分開，以利于系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行管理，穩(wěn)定均衡機(jī)制砂的生產(chǎn)。（3）逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂獨(dú)立生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)自動控制，減少生產(chǎn)管理人員的配置，產(chǎn)品質(zhì)量可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動調(diào)整。（4）機(jī)制砂生產(chǎn)規(guī)模不超過200t/h和人工料場開采石料質(zhì)量容易控制時(shí)，可以考慮使用干法生產(chǎn)機(jī)制砂，這樣可以滿足環(huán)保要求，同時(shí)也可以節(jié)約項(xiàng)目投資。1.3目前機(jī)制砂混凝土存在的各種問題同許多其他新事物一樣，新事物的產(chǎn)

28、生與應(yīng)用肯定要與傳統(tǒng)的東西競爭。機(jī)制砂也是一樣。由于傳統(tǒng)的習(xí)慣性思維影響，只要有天然砂的存在，盡管其質(zhì)量有時(shí)并比不上機(jī)制砂，但是人們還是會選擇用天然砂，這就給機(jī)制砂的發(fā)展應(yīng)用帶來一定的阻力。在國內(nèi)，只有少數(shù)地區(qū)建立了正規(guī)的砂石交易市場。全國大多數(shù)地方的砂石交易還是靠原始的個(gè)體信息和狀態(tài)來完成的，這樣就是的買家想買卻買不到，而好的砂石又因?yàn)闆]有正規(guī)的交易渠道發(fā)揮不了真正的價(jià)值。這樣一來，砂石的價(jià)格就被簡單的生產(chǎn)方式和最低的資源成本所決定，非法采砂市場此時(shí)趁虛而入，從而阻礙了機(jī)制砂的發(fā)展。砂石是典型的地域化的材料,而且又是能消耗較多自然資源的產(chǎn)品,在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)中能

29、發(fā)揮著非常重要的作用,但由于過去天然砂生產(chǎn)主體比較分散,涉及到水利、國土、環(huán)保、建設(shè)、建材和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府等多個(gè)政府管理部門,未能引起應(yīng)有的重視和管理。機(jī)制砂的生產(chǎn)和市場應(yīng)由當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)主管部門共同協(xié)調(diào)管理，加強(qiáng)監(jiān)督機(jī)構(gòu)的執(zhí)法力度，杜絕非法開采和生產(chǎn)，只有做到這樣，機(jī)制砂才能得到迅速而健康的發(fā)展,為社會建設(shè)和保護(hù)環(huán)境做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。1.4研究目標(biāo)和途徑1.4.1研究目標(biāo)研究機(jī)制砂，就是要針對其特性，通過分析混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能，探討機(jī)制砂母巖特性、生產(chǎn)工藝、石粉含量和外加劑多混凝土力學(xué)性能、工作性能和、穩(wěn)定性和耐久性的影響與作用機(jī)理，從而為機(jī)制砂的推廣應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。1.4.2研究途

30、徑通過對比及實(shí)驗(yàn)分析來獲得相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并查閱前人在這一方面做出的相關(guān)研究資料，在總結(jié)已有結(jié)論的同時(shí)，得出自己的結(jié)論。第二章 機(jī)制砂性能對混凝土的影響2.1機(jī)制砂母巖及其影響2.1.1母巖種類及特性母巖，顧名思義就是生產(chǎn)機(jī)制砂所用的原料礦石。目前廣泛使用的母巖有石英巖、片麻巖、花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r、大理巖這幾種。文獻(xiàn)8對這幾種母巖的性質(zhì)特性給出了很詳細(xì)的介紹。（1）石英巖石英巖主要礦物為石英，可含有 HYPERLINK /view/973.htm t _blank 云母類礦物及赤鐵礦、針鐵礦等。石英巖是一種主要由石英組成的 HYPERLINK /view/31820.htm t _blank

31、 變質(zhì)巖，石英巖的含量大于85%，是 HYPERLINK /view/758504.htm t _blank 石英砂巖及硅質(zhì)巖經(jīng)過 HYPERLINK /view/320828.htm t _blank 變質(zhì)作用形成。一般是由石英砂巖或其他硅質(zhì)巖石經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)作用， HYPERLINK /view/131467.htm t _blank 重結(jié)晶而形成的。也可能是在 HYPERLINK /view/50965.htm t _blank 巖漿附近的硅質(zhì)巖石經(jīng)過熱 HYPERLINK /view/1438892.htm t _blank 接觸變質(zhì)作用而形成石英巖。石英巖的原巖可以是很多種，包括單礦物

32、石英砂巖，含泥沙鈣質(zhì)石灰砂巖，膠體沉積的硅質(zhì)巖和深海放射蟲硅質(zhì)巖。可以根據(jù)變晶程度、副產(chǎn)物、結(jié)構(gòu)、 HYPERLINK /view/10226.htm t _blank 巖石共生組合及產(chǎn)狀等特性來區(qū)分不同原巖形成的石英巖。石英巖硬度高，吸水較低，顆粒細(xì)膩，結(jié)構(gòu)緊密，而且分布廣泛方便開采。（2）片麻巖片麻巖是一種變質(zhì)巖，而且變質(zhì)程度深，具有片麻狀構(gòu)造或 HYPERLINK /view/640720.htm t _blank 條帶狀構(gòu)造，有鱗片粒狀變晶，主要由 HYPERLINK /view/126853.htm t _blank 長石、石英、 HYPERLINK /view/973.htm t

33、_blank 云母等組成，其中長石和石英含量大于50%，長石多于石英。如果石英多于長石，就叫做“片巖”而不再是片麻巖。片麻巖主要由長石、 HYPERLINK /view/35665.htm t _blank 石英組成，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)和片麻狀或 HYPERLINK /view/640720.htm t _blank 條帶狀構(gòu)造的 HYPERLINK /view/31820.htm t _blank 變質(zhì)巖。片麻巖一種變質(zhì)巖。通常為中-高級 HYPERLINK /view/320828.htm t _blank 變質(zhì)作用的產(chǎn)物。具明顯的 HYPERLINK /view/2108354.htm t

34、_blank 片麻狀構(gòu)造。主要由長石、石英和各種暗色礦物（云母、 HYPERLINK /view/135644.htm t _blank 角閃石、輝石等）組成。根據(jù)巖石的物質(zhì)成分可分為富鋁片麻巖、 HYPERLINK /view/2120743.htm t _blank 斜長片麻巖、堿長（二長）片麻巖和 HYPERLINK /view/2111503.htm t _blank 鈣質(zhì)片麻巖等。還可依所含礦物種類進(jìn)一步分為角閃石斜長片麻巖、 HYPERLINK /view/131890.htm t _blank 石榴子石斜長片麻巖、 HYPERLINK /view/433819.htm t _bl

35、ank 黑云母斜長片麻巖等。其原巖類型比較復(fù)雜，可以是正常沉積巖（粘土巖、 HYPERLINK /view/984227.htm t _blank 粉砂巖等），也可以是火山巖、 HYPERLINK /view/387012.htm t _blank 火山碎屑巖或各種侵入巖。在一定的溫度和壓力條件下，可由 HYPERLINK /view/2125580.htm t _blank 區(qū)域變質(zhì)作用或接觸變質(zhì)作用形成。（3）花崗巖花崗巖（Granite）是一種 HYPERLINK /view/50965.htm t _blank 巖漿在地表以下凝卻形成的 HYPERLINK /view/83402.ht

36、m t _blank 火成巖，主要成分是 HYPERLINK /view/126853.htm t _blank 長石和 HYPERLINK /view/35665.htm t _blank 石英。花崗巖的語源是拉丁文的granum，意思是谷?；蝾w粒。因?yàn)榛◢弾r是深成巖，常能形成發(fā)育良好、肉眼可辨的 HYPERLINK /view/2877.htm t _blank 礦物顆粒，因而得名。花崗巖不易風(fēng)化，顏色美觀，外觀色澤可保持百年以上，由于其 HYPERLINK /view/34359.htm t _blank 硬度高、耐磨損，除了用作高級建筑裝飾工程、大廳地面外，還是露天雕刻的首選之材。花崗

37、巖是巖漿在地下深處經(jīng)冷凝而形成的深成酸性火成巖，部分花崗巖為巖漿和沉積巖經(jīng)變質(zhì)而形成的片麻巖類或混合巖化的巖石。花崗巖主要組成礦物為長石、石英、黑白云母等，石英含量是10%50%。長石含量約總量之2/3，分為正長石、斜長石（堿石灰）及微斜長石（鉀堿）。不同品種的礦物成份不盡相同，還可能有含輝石和角閃石?；◢弾r質(zhì)地堅(jiān)硬，難被酸堿或風(fēng)化作用侵蝕，常被用于建筑物的材料?；◢弾r（Granite）的語源是拉丁文的granum，而漢字名詞花崗巖則是由日本人翻譯而來。明治初期的辭典與地質(zhì)學(xué)書籍將Granite翻譯作花崗巖或花剛巖?；ㄐ稳葸@種巖石有美麗的斑紋，剛或崗則表示這種巖石很堅(jiān)硬，也就是有著花般斑紋的剛

38、硬巖石的意思。中國學(xué)者則沿用此譯名。（4）玄武巖 HYPERLINK /view/24702.htm t _blank 玄武巖(basalt)屬基性 HYPERLINK /view/873710.htm t _blank 火山巖。是 HYPERLINK /view/2489.htm t _blank 地球 HYPERLINK /view/1578799.htm t _blank 洋殼和 HYPERLINK /view/1984.htm t _blank 月球 HYPERLINK /view/20494.htm t _blank 月海的最主要組成物質(zhì)，也是地球陸殼和月球月陸的重要組成物質(zhì)。154

39、6年，G.阿格里科拉首次在地質(zhì)文獻(xiàn)中，用basalt這個(gè)詞描述德國 HYPERLINK /view/91170.htm t _blank 薩克森的黑色 HYPERLINK /view/10226.htm t _blank 巖石。漢語 HYPERLINK /view/55687.htm t _blank 玄武巖一詞，引自日文。日本在 HYPERLINK /view/196003.htm t _blank 兵庫縣 HYPERLINK /view/24702.htm t _blank 玄武洞發(fā)現(xiàn)黑色 HYPERLINK /view/1509793.htm t _blank 橄欖玄武巖，故得名。玄武巖

40、的主要成份是 HYPERLINK /view/27254.htm t _blank 二氧化硅、 HYPERLINK /view/751503.htm t _blank 三氧化二鋁、 HYPERLINK /view/2943.htm t _blank 氧化鐵、 HYPERLINK /view/155932.htm t _blank 氧化鈣、氧化鎂（還有少量的氧化鉀、氧化鈉），其中二氧化硅含量最多，約占百分之四十五至五十左右玄武巖的顏色，常見的多為黑色、黑褐或暗綠色。因其質(zhì)地致密，它的比重比一般 HYPERLINK /view/57659.htm t _blank 花崗巖、 HYPERLINK /

41、view/48402.htm t _blank 石灰?guī)r、沙巖、 HYPERLINK /view/81565.htm t _blank 頁巖都重。玄武巖結(jié)晶程度和 HYPERLINK /view/1263625.htm t _blank 晶粒的大小，主要取決于巖漿冷卻速度。緩慢冷卻（如每天降溫幾度）可生成幾毫米大小、等大的 HYPERLINK /view/51869.htm t _blank 晶體；迅速冷卻（如每分鐘降溫100），則可生成細(xì)小的針狀、板狀晶體或非晶質(zhì)玻璃。因此，在地表?xiàng)l件下，玄武巖通常呈細(xì)粒至 HYPERLINK /view/246798.htm t _blank 隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)

42、結(jié)構(gòu)，少數(shù)為中粒結(jié)構(gòu)。常含 HYPERLINK /view/10431.htm t _blank 橄欖石、輝石和斜長石斑晶，構(gòu)成 HYPERLINK /view/640722.htm t _blank 斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶在流動的巖漿中可以聚集，稱聚斑結(jié)構(gòu)。這些斑晶在玄武巖漿通過地殼上升的過程中形成（歷時(shí)幾個(gè)月至幾小時(shí)），也可在噴發(fā)前巨大的巖漿儲源中形成。基質(zhì)結(jié)構(gòu)變化大，隨巖流的厚薄、降溫的快慢和揮發(fā)組分的多寡，在全晶質(zhì)至玻璃質(zhì)之間存在各種過渡類型，但主要是 HYPERLINK /view/2429257.htm t _blank 間粒結(jié)構(gòu)、填間結(jié)構(gòu)、 HYPERLINK /view/2055054

43、.htm t _blank 間隱結(jié)構(gòu)，較少次 HYPERLINK /view/817957.htm t _blank 輝綠結(jié)構(gòu)和輝綠結(jié)構(gòu)。（5）石灰?guī)r石灰?guī)r（Limestone）簡稱灰?guī)r，以 HYPERLINK /view/5526.htm t _blank 方解石為主要成分的 HYPERLINK /view/51002.htm t _blank 碳酸鹽巖。有時(shí)含有白云石、粘土 HYPERLINK /view/2877.htm t _blank 礦物和碎屑礦物，有灰、灰白、灰黑、黃、淺紅、褐紅等色， HYPERLINK /view/34359.htm t _blank 硬度一般不大，與 HYP

44、ERLINK /view/247856.htm t _blank 稀鹽酸反應(yīng)劇烈。石灰?guī)r主要是在 HYPERLINK /view/595482.htm t _blank 淺海的環(huán)境下形成的。石灰?guī)r按成因可劃分為粒屑石灰?guī)r（流水搬運(yùn)、沉積形成）； HYPERLINK /view/2152695.htm t _blank 生物骨架石灰?guī)r和化學(xué)、生物化學(xué)石灰?guī)r。按結(jié)構(gòu) HYPERLINK /view/697744.htm t _blank 構(gòu)造可細(xì)分為 HYPERLINK /view/640713.htm t _blank 竹葉狀灰?guī)r、鮞粒狀灰?guī)r、 HYPERLINK /view/2160161.h

45、tm t _blank 豹皮灰?guī)r、團(tuán)塊狀灰?guī)r等。石灰?guī)r的主要化學(xué)成分是CaCO3易 HYPERLINK /view/995267.htm t _blank 溶蝕，故在石灰?guī)r地區(qū)多形成 HYPERLINK /view/14734.htm t _blank 石林和 HYPERLINK /view/111456.htm t _blank 溶洞，稱為 HYPERLINK /view/268422.htm t _blank 喀斯特地形石灰?guī)r是燒制石灰和 HYPERLINK /view/48864.htm t _blank 水泥的主要原料，是煉鐵和煉鋼的熔劑。（6）大理巖大理巖屬于 HYPERLINK /

46、view/31820.htm t _blank 變質(zhì)巖，又稱大理石。因在 HYPERLINK /view/61891.htm t _blank 中國由于云南省大理縣盛產(chǎn)這種巖石而得名。由碳酸鹽巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用或 HYPERLINK /view/1438892.htm t _blank 接觸變質(zhì)作用形成。主要由 HYPERLINK /view/5526.htm t _blank 方解石和 HYPERLINK /view/39262.htm t _blank 白云石組成，此外含有硅灰石、滑石、透閃石、 HYPERLINK /view/136067.htm t _blank 透輝石、斜長石、 HYP

47、ERLINK /view/35665.htm t _blank 石英、方鎂石等。具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀（有時(shí)為條帶狀）構(gòu)造。 通常白色和 HYPERLINK /view/131235.htm t _blank 灰色大理巖居多。大理巖是由 HYPERLINK /view/48402.htm t _blank 石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、 HYPERLINK /view/48430.htm t _blank 白云巖等碳酸鹽巖石經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用形成，方解石和白云石的含量一般大于50%，有的可達(dá)99%。但是除少數(shù)純大理巖外，在一般大理巖中往往含有少量的其他 HYPERLINK /view/83009

48、8.htm t _blank 變質(zhì)礦物。由于原來巖石中所含的雜質(zhì)種類不同（如硅質(zhì)、泥質(zhì)、碳質(zhì)、鐵質(zhì)、 HYPERLINK /view/2429852.htm t _blank 火山碎屑物質(zhì)等），以及 HYPERLINK /view/320828.htm t _blank 變質(zhì)作用的溫度、壓力和水溶液含量等的差別，大理巖中伴生的礦物種類也不同。例如，由較純的 HYPERLINK /view/979156.htm t _blank 碳酸鹽巖石形成的大理巖中，方解石和白云石占90%以上，有時(shí)可含有很少的 HYPERLINK /view/5089.htm t _blank 石墨、 HYPERLINK

49、/view/433812.htm t _blank 白云母、 HYPERLINK /view/23118.htm t _blank 磁鐵礦、 HYPERLINK /view/23102.htm t _blank 黃鐵礦等，在低溫高壓條件下方解石可轉(zhuǎn)變成文石；由含硅質(zhì)的碳酸鹽巖石形成的大理巖中，在中、低溫時(shí)可含有滑石、透閃石、 HYPERLINK /view/49814.htm t _blank 陽起石、石英等，在中、高溫時(shí)可含有透輝石、 HYPERLINK /view/976631.htm t _blank 斜方輝石、鎂橄欖石、硅灰石、方鎂石等，在高溫低壓條件下可出現(xiàn)粒硅鈣石、 HYPERLI

50、NK /view/1635813.htm t _blank 鈣鎂橄欖石、鎂黃長石等；由含泥質(zhì)的碳酸鹽巖石形成的大理巖中，在中、低溫時(shí)可含有 HYPERLINK /view/93175.htm t _blank 蛇紋石、 HYPERLINK /view/131910.htm t _blank 綠泥石、綠簾石、 HYPERLINK /view/136156.htm t _blank 黝簾石、 HYPERLINK /view/135797.htm t _blank 符山石、 HYPERLINK /view/433819.htm t _blank 黑云母、酸性斜長石、 HYPERLINK /view/

51、105575.htm t _blank 微斜長石等，在中、高溫時(shí)可含有 HYPERLINK /view/136137.htm t _blank 方柱石、 HYPERLINK /view/378067.htm t _blank 鈣鋁榴石、粒硅鎂石、 HYPERLINK /view/433816.htm t _blank 金云母、 HYPERLINK /view/23167.htm t _blank 尖晶石、 HYPERLINK /view/37193.htm t _blank 磷灰石、中基性斜長石、 HYPERLINK /view/132124.htm t _blank 正長石等。2.1.2母巖

52、質(zhì)量要求物理性能要求機(jī)制砂配置混凝土首先需要考慮的就是硬度，剛度問題，否則配制出來的混凝土很難達(dá)到要求。因此，這就要求所用母巖需要質(zhì)地堅(jiān)硬，還要值得考慮的一點(diǎn)就是母巖的極限強(qiáng)度，對于石灰?guī)r，其極限強(qiáng)度應(yīng)不小于80MPa，對于砂巖，其極限前度應(yīng)不小于55MPa。如果母巖的質(zhì)地松軟，則在破碎過程中 將達(dá)不到應(yīng)有的效果，而且也不利于后續(xù)生產(chǎn)工序的進(jìn)行。且母巖應(yīng)不能較高的吸水性，因?yàn)闄C(jī)制砂生產(chǎn)工藝的最后一步就是進(jìn)行水洗，除掉其中過量的石粉，如果母巖有高的吸水性，則在這一步中，成品將吸水而隨石粉一起流走，這顯然是不能允許的?；瘜W(xué)性能的要求對于化學(xué)性能，因?yàn)樵跈C(jī)制砂的生產(chǎn)過程到使用過程中，能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的

53、機(jī)會不多。在生產(chǎn)過程中，全部都是物理變化過程。而在使用過程，也就是與水泥配制混凝土的過程中，可能會遇到其他一些物質(zhì)，因此這就需要機(jī)制砂有一定的化學(xué)穩(wěn)定性。而機(jī)制砂的化學(xué)組成又是與其母巖相同的，因此要求母巖具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性。2.1.3母巖檢測針對母巖的前期檢測，主要有以下幾種快速檢測指標(biāo)。下面將舉例進(jìn)行試驗(yàn)說明。（1）飽和面干吸水率飽和面干吸水率決定了混凝土的工作性、耐久性和工作性有很大的影響。如果母巖的吸水率過高會嚴(yán)重影響混凝土的經(jīng)時(shí)損失和其工作性能，同時(shí)會造成更嚴(yán)重的干縮和混凝土耐久性的降低。下表1是天然黃沙與3種機(jī)制砂的飽和面干吸水率。表1 黃沙和3種機(jī)制砂的飽和面干吸水率 %黃沙花崗

54、巖機(jī)制砂玄武巖機(jī)制砂凝灰?guī)r機(jī)制砂1.151522.066.08（2）膠砂流動度及損失膠砂流動度評價(jià)機(jī)制砂混凝土能否滿足工作要求的一個(gè)重要性能指標(biāo)。本項(xiàng)目也選取黃砂、花崗巖機(jī)制砂、玄武巖機(jī)制砂、凝灰?guī)r機(jī)制砂來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。為了與實(shí)際機(jī)制砂混凝土的使用情況更接近，按m（水泥）：m（機(jī)制砂）：m（水）=500:1250:200，脂肪族系列減水劑【固含量（300.5）%減水率21%】摻量占水泥質(zhì)量的1.8%來配置膠砂，測試膠砂流動度結(jié)果如表2。表2 膠砂流動度測試結(jié)果項(xiàng)目黃砂花崗巖玄武巖凝灰?guī)r粗砂中砂粗砂中砂粗砂中砂初始流動度/mm220210195180150成團(tuán)，沒有流動度松散粉狀，沒有流動度30

55、min流動度/mm185180165150很干 （3）混凝土坍落度和損失混凝土坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，在施工中這些都是必須要考慮的。選取黃砂、花崗巖機(jī)制砂、玄武巖機(jī)制砂、凝灰?guī)r機(jī)制砂來配置混凝土進(jìn)行坍落度的實(shí)驗(yàn)研究。按m（水泥）：m（機(jī)制砂）：m（水）：m（石）=367:850:183.5:995配置機(jī)制砂混凝土，按照m（水泥）：m（黃砂）：m（水）：m（石）=367:905:183.5:940來配置黃砂混凝土，其坍落度測試結(jié)果見表3所示。表3 混凝土坍落度測試結(jié)果項(xiàng)目黃砂花崗巖玄武巖凝灰?guī)r粗砂中砂粗砂中砂粗砂中砂初始坍落度/mm23021019518013050沒有工作性1

56、h后坍落度/mm190165140120500沒有工作性影響著膠砂流動性的主要因素是石材的種類和級配。由上述實(shí)驗(yàn)可以看出，花崗巖機(jī)制砂與天然砂有相近的流動度，玄武巖機(jī)制砂次之，而凝灰?guī)r機(jī)制砂則沒有流動性可言。而級配對流動性的影響大致可以歸納為：機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)越小，細(xì)顆粒越多，則配制的混凝土流動性越差。2.1.4不同母巖對混凝土效果區(qū)別為了驗(yàn)證研究不同巖性的母巖對混凝土性能的影響，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，選取天然黃砂、石英巖機(jī)制砂、玄武巖機(jī)制砂配置了強(qiáng)度等級為C50的混凝土試樣，對其力學(xué)性能和工作性能進(jìn)行檢測，結(jié)果如表4所示。表4 不同巖性對混凝土性能的影響母巖工作性/mm抗壓強(qiáng)度/mm坍落度擴(kuò)展

57、度3d28d天然黃砂21048055.5559.20石英巖機(jī)制砂20015052.5758.50玄武巖機(jī)制砂16039037.0560.80從表4中可以得出，與天然砂配制的混凝土相比，機(jī)制砂配制的混凝土在工作性能上要遜色很多。在早期的強(qiáng)度測試，即從坍落度這一欄可以看出，玄武巖早起的強(qiáng)度下降較多，但是后期的強(qiáng)度卻有明顯回升，甚至可以超過天然黃砂。對于工作性，石英巖機(jī)制砂的坍落度和擴(kuò)展度都有下降，擴(kuò)展度的下降幅度甚至達(dá)到了70%。這其中的原因主要有一下幾個(gè)方面。首先，玄武巖機(jī)制砂中的石粉含量是石英巖機(jī)制砂中的兩倍，在相同的水灰比下，石粉含量越多，顆粒之間小的顆粒增多，所需要的水量就增大，而在相同的

58、實(shí)驗(yàn)條件下，給水量是相同的，因此其坍落度下降。另外，高石粉含量的玄武巖機(jī)制砂中的級配可能不合理，導(dǎo)致配制出來的混凝土和易性較差，易離析，這也可是玄武巖擴(kuò)展度大的原因。其次，玄武巖表面粗糙，且裂縫較多，使得其中的大顆粒的吸附作用更大，這也是玄武巖機(jī)制砂的需水量增多的原因。對于強(qiáng)度性能方面，可以看到石英砂的強(qiáng)度幾乎是與天然黃砂相同的，這是因?yàn)槭⑸芭c天然黃砂的成分基本相同，使得兩者的強(qiáng)度幾乎相同。而對于玄武巖，其前期強(qiáng)度較低，是因?yàn)樾鋷r機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)大，需水量大，流動性小，導(dǎo)致緊實(shí)性較差。而后期強(qiáng)度回升，甚至超過了天然黃沙，是因?yàn)樾鋷r中包裹在玻璃體中的活性硅鋁質(zhì)氧化物的溶出，發(fā)生二次水花，優(yōu)

59、化了界面過渡期的微結(jié)構(gòu)，并且與此同時(shí)，一定程度上加快了水泥水花，從而是后期的強(qiáng)度升高。通過以上的實(shí)驗(yàn)，可以得出以下四個(gè)結(jié)論：（1）由于巖性的不同，在用相同機(jī)制砂生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出來的機(jī)制砂在石粉含量、堆積密度、表面密度、細(xì)度模數(shù)等物理性質(zhì)差異較大。機(jī)械強(qiáng)度較大且表面硬度大的母巖經(jīng)過破碎生產(chǎn)出來的機(jī)制砂，大顆粒直徑的和細(xì)顆粒直徑的顆粒含量過多，導(dǎo)致級配較差，不適宜直接用于混凝土的配制，應(yīng)先經(jīng)過人工篩選才能投入使用。（2）河砂石粉中的顆粒沒有尖銳的棱角，都被鈍化。玄武巖石粉顆粒中棱角較多，而且表面粗糙，配制混凝土?xí)r需水量大，主要含透輝石、鈉長石、蛇紋石等諸多硅酸鹽礦物，并且含有一定量的玻璃體。（3）不

60、同巖性的母巖對混凝土性能的影響，主要是因?yàn)椴煌笌r生產(chǎn)出來的機(jī)制砂中石粉含量和顆粒形狀大小不同。而經(jīng)過對比表中數(shù)據(jù)可知，石粉含量比顆粒形狀對混凝土性能的影響更大。（4）石英砂與天然黃砂的成分基本相同，因此兩者經(jīng)破碎生產(chǎn)得到的機(jī)制砂性能基本相同。但是對于玄武巖，包裹于玻璃體中的SiO2和Al2O3可以溶出，進(jìn)行二次水化，這個(gè)過程中會消耗Ca（OH）2，會加速水泥的水化速度。與此同時(shí)，生成的二次水化產(chǎn)物填充在C-S-H凝膠的空隙中，也有利于加強(qiáng)強(qiáng)度。由此可見，有一定活性的礦物比惰性礦物經(jīng)破碎生產(chǎn)出的機(jī)制砂配制的混凝土有更好的強(qiáng)度性能和耐久性。2.2機(jī)制砂生產(chǎn)工藝及其影響2.2.1機(jī)制砂生產(chǎn)工藝及設(shè)