全機(jī)制砂混凝土應(yīng)用探討

0引言由于缺乏優(yōu)質(zhì)的河砂資源，重慶地區(qū)從上世紀(jì)90年代開始使用機(jī)制砂與特細(xì)砂復(fù)配出來的混合砂生產(chǎn)混凝土。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力發(fā)展，優(yōu)質(zhì)的河砂資源消耗殆盡，河砂的含泥量變高，細(xì)度模數(shù)降低，砂中的有害雜質(zhì)增多，在工程使用中的風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增加，并且無砂可用的情況時(shí)有發(fā)生。因此，應(yīng)用機(jī)制砂完全取代天然砂生產(chǎn)混凝土勢(shì)在必行。國標(biāo)《建設(shè)用砂》（GB14684-2011）的頒布實(shí)施，為全機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持與保證。全機(jī)制砂的應(yīng)用節(jié)約了河砂這一天然資源，一方面響應(yīng)了國家環(huán)保的號(hào)召，一方面使得混凝土的質(zhì)量得到了有效保障。1機(jī)制砂的基本特性如果要用機(jī)制砂完全取代河砂，最接近的思路就是把機(jī)制砂制作得越接近河砂的品質(zhì)越好。試驗(yàn)采用的是重慶某公司提供的機(jī)制砂。該公司擁有一條先進(jìn)的機(jī)制砂生產(chǎn)線，能夠調(diào)節(jié)不同的細(xì)度模數(shù)參數(shù)，生產(chǎn)出的機(jī)制砂能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求中對(duì)天然砂的顆粒級(jí)配要求。1.1顆粒形態(tài)機(jī)制砂是巖石破碎而成，生產(chǎn)類似河砂顆粒形貌的機(jī)制砂能耗較大，且產(chǎn)能會(huì)嚴(yán)重下降。鑒于此，試驗(yàn)用的機(jī)制砂顆粒表面仍比較粗糙，有較尖銳的棱角。1.2顆粒級(jí)配與產(chǎn)能的關(guān)系試驗(yàn)用樣品機(jī)制砂的級(jí)配均在Ⅱ區(qū)砂范圍內(nèi)，顆粒級(jí)配良好。隨著細(xì)度模數(shù)降低，產(chǎn)能不斷下降，結(jié)果見表1所示。1.3表觀密度、堆積密度與壓碎指標(biāo)樣品機(jī)制砂表觀密度為2710kg/m3，松散堆積密度1550kg/m3，緊裝堆積密度1670kg/m3，壓碎指標(biāo)為9.2%。2全機(jī)制砂混凝土的配置參數(shù)考慮到成本因素影響，對(duì)比試驗(yàn)所用混凝土配合比的膠凝材料用量不變，適當(dāng)調(diào)整砂率、用水量及外加劑用量。2.1材料說明混合砂：采用細(xì)度模數(shù)3.3的山碎石機(jī)制粗砂與細(xì)度模數(shù)1.0的天然河砂，以60%﹕40%的比例搭配，混合成細(xì)度模數(shù)為2.4左右混合砂。膠凝材料用量：總用量320kg/m3。2.2混凝土試配2.2.1初次混凝土試配試配顯示，1號(hào)和2號(hào)樣品拌制混凝土的工作性能不佳。1號(hào)樣品砂率調(diào)整范圍為42%～50%，均出現(xiàn)包裹性不佳，有較嚴(yán)重的泌水離析現(xiàn)象，必須補(bǔ)充膠凝材料總用量方能得到有效改善。分析其原因：一是因?yàn)樵摌悠返募?xì)度模數(shù)達(dá)到2.8，機(jī)砂偏粗，用于低強(qiáng)度混凝土效果不佳，需要靠更多的膠凝材料來彌補(bǔ)細(xì)顆粒的不足。二是機(jī)制砂表面較粗糙，棱角多，導(dǎo)致出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象。2號(hào)樣品砂率調(diào)整范圍為42%～48%；最終選定為46%；但是當(dāng)采用46%砂率、160kg/m3用水量的時(shí)候，混凝土的初始坍落度為230mm，擴(kuò)展度520mm，兩小時(shí)的坍落度為210mm，擴(kuò)展度430mm，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要。若提高外加劑初始摻量，則出現(xiàn)抓底，泌水離析現(xiàn)象。因此我們聯(lián)系外加劑廠家進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整過程中發(fā)現(xiàn)，始終難以找到一個(gè)平衡點(diǎn)，拌制的混凝土要么擴(kuò)展度偏小，不滿足生產(chǎn)需求，要么出現(xiàn)抓底、泌水離析現(xiàn)象。經(jīng)過調(diào)整，增加了基準(zhǔn)用水量，采用46%砂率、165kg/m3用水量的時(shí)候，初始的坍落度為230mm，擴(kuò)展度570mm，兩個(gè)小時(shí)的坍落度為220mm，擴(kuò)展度540mm，能滿足生產(chǎn)需要。但外加劑需要增加增黏組分，摻量較混合砂的混凝土提高0.2%，否則會(huì)出現(xiàn)敏感度非常高，砂率或者用水量稍有變動(dòng)混凝土狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)異常的情況。因此，2號(hào)樣品實(shí)際使用起來效果也不盡如人意。分析其原因，主要還是因機(jī)制砂顆粒形態(tài)問題引起的容易出現(xiàn)離析泌水的情況。3號(hào)樣品砂率最終選定為43%，與混合砂的混凝土保持了一致，初始坍落度230mm，擴(kuò)展度600mm，兩個(gè)小時(shí)坍落度230mm，擴(kuò)展度560mm，包裹性良好，改變砂率、變化用水量均未出現(xiàn)較敏感的波動(dòng)現(xiàn)象，試驗(yàn)成功。歸其原因：一是細(xì)度模數(shù)較低，與混合砂基本一致；二是由于通過不斷打磨，使得顆粒形態(tài)變好。但是因其能耗大，產(chǎn)能嚴(yán)重下降，加上需要全部取代河砂，機(jī)制砂單價(jià)又不能定得過高等綜合因素影響，并不是廠家生產(chǎn)的首選產(chǎn)品。2.2.2調(diào)整2號(hào)樣品再次試配《建設(shè)用砂》規(guī)范中對(duì)機(jī)制砂的要求：當(dāng)機(jī)制砂MB值小于1.4時(shí)，石粉含量應(yīng)小于等于10%。結(jié)合所查閱的機(jī)制砂混凝土的相關(guān)文獻(xiàn)，我們決定采用2號(hào)樣品，并另外補(bǔ)充6%左右的石粉，將篩底提升至10%。調(diào)整后的2號(hào)樣品的級(jí)配情況如表2所示。級(jí)配曲線如圖1所示（圖中虛線代表Ⅱ區(qū)砂的級(jí)配上下限，實(shí)線為調(diào)整后的2號(hào)樣品）。調(diào)整后的2號(hào)樣品試配效果良好，C30配合比試配結(jié)果如表3所示。2.2.3試生產(chǎn)將調(diào)整后的2號(hào)樣品機(jī)制砂用于混凝土生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線采用原有混合砂的模式，一條生產(chǎn)線采用全機(jī)制砂的模式，生產(chǎn)一個(gè)月后的強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)差的對(duì)比如表4所示。3結(jié)論（1）全機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)宜控制在2.4～2.6之間，MB值在符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，石粉含量可以適當(dāng)提高。換一種說法就是，若把這些石粉含量作為