機制砂與河砂的區(qū)別及對混凝土的影響

機制砂與河砂的區(qū)別及對混凝土的影響匯報人：王剛2024-07-29目錄引言機制砂與河砂的基本特性機制砂與河砂的生產(chǎn)工藝及設(shè)備機制砂與河砂對混凝土性能的影響機制砂與河砂的質(zhì)量控制與檢測機制砂與河砂的應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)引言CATALOGUE01隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)市場的不斷發(fā)展，混凝土作為主要的建筑材料，其需求量日益增加。而砂子作為混凝土的重要組成部分，其質(zhì)量和來源對混凝土的性能有著至關(guān)重要的影響。背景本文旨在探討機制砂與河砂的區(qū)別，并分析它們對混凝土性能的影響，以期為工程建設(shè)提供有益的參考。目的背景與目的機制砂通過制砂機和其它附屬設(shè)備加工而成的砂子，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。但需要專業(yè)的設(shè)備才能制出合格適用的砂石。河砂指河水中經(jīng)自然石自然力的作用，河水的沖擊和侵蝕而形成的有一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料。由于其天然形成的特性，河砂的粒形、級配和含泥量等指標(biāo)較為穩(wěn)定，常用于混凝土的制備。但河砂資源日益減少，且開采過程中可能對環(huán)境產(chǎn)生影響。機制砂與河砂概述機制砂與河砂的基本特性CATALOGUE02機制砂的基本特性粒度可控機制砂是通過制砂機和其它附屬設(shè)備加工而成，因此其粒度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和控制，滿足不同工程對砂子粒度的要求。粒形規(guī)則含泥量低機制砂的成品粒形較為規(guī)則，多呈立方體或近似球體，表面粗糙，有利于提高與水泥等材料的粘結(jié)力。但加工不好的機制砂形狀不規(guī)則，棱角尖銳，片狀較多。由于機制砂是經(jīng)過破碎、篩分、水洗等工藝流程加工而成，因此其含泥量相對較低，有利于提高混凝土的和易性和強度。但水洗過程中可能混入絮凝劑影響混凝土性能。資源有限河砂資源屬于不可再生資源，隨著開采量的不斷增加，河砂資源日益減少，且過度開采會對河流生態(tài)環(huán)境造成破壞。天然形成河砂是河水中經(jīng)自然石自然力的作用，河水的沖擊和侵蝕而形成的，因此其粒度分布和粒形較為自然，河砂表面光滑，棱角圓潤，級配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。石粉含量較低河砂含石粉量較低，通常只有1%左右。這使得河砂在混凝土中的表現(xiàn)更為穩(wěn)定。河砂的基本特性粒形方面形狀不規(guī)則，棱角尖銳，片狀較多。這種粒形特點使得機制砂在混凝土中的粘結(jié)性較強，但也可能增加混凝土的空隙率。；而河砂表面光滑，棱角圓潤，級配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。資源可持續(xù)性方面機制砂可以通過加工不同原材料來制備，資源相對豐富且可持續(xù)；而河砂資源有限且不可再生，過度開采還會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。石粉含量方面機制砂含石粉量較高，一般在3%至8%之間。這些石粉在一定程度上可以改善混凝土的工作性能，但過高的石粉含量也會是混凝土需水量增加，也會對混凝土的強度產(chǎn)生一定影響；而河砂含石粉量較低，通常只有1%左右。這使得河砂在混凝土中的表現(xiàn)更為穩(wěn)定。粒度方面機制砂的粒度可控，可以根據(jù)工程需要進(jìn)行調(diào)整；而河砂的粒度分布較為自然，粒度分布較廣，包含小卵石和細(xì)沙。兩者特性對比分析機制砂與河砂的生產(chǎn)工藝及設(shè)備CATALOGUE03機制砂生產(chǎn)工藝及設(shè)備破碎設(shè)備通常采用顎式破碎機、圓錐破碎機等對原石進(jìn)行破碎，以獲得適合進(jìn)一步處理的石塊。制砂設(shè)備經(jīng)過破碎后的石塊會進(jìn)入制砂機，如沖擊式制砂機，通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將石塊擊碎成砂。篩分設(shè)備制砂后，需要通過振動篩等設(shè)備對機制砂進(jìn)行篩分，以得到符合粒度要求的機制砂。洗砂設(shè)備為了去除機制砂表面的泥土和石粉，通常會采用洗砂機進(jìn)行清洗。河砂開采主要使用采砂船，通過船上的挖掘設(shè)備將河底的砂石挖掘上來。采砂船挖掘上來的河砂通過輸送帶等設(shè)備輸送到篩分和洗滌環(huán)節(jié)。輸送設(shè)備河砂同樣需要經(jīng)過篩分以去除大塊石頭和雜質(zhì)，并通過洗滌去除泥土等污染物。篩分和洗滌河砂開采工藝及設(shè)備010203機制砂生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定的噪音、粉塵和廢水。但通過合理的環(huán)保措施，如安裝除塵設(shè)備、建設(shè)沉淀池等，可以有效減少對環(huán)境的污染。機制砂生產(chǎn)河砂開采可能對河道生態(tài)環(huán)境造成破壞，如改變水流狀態(tài)、影響水生生物棲息地等。因此，需要合理規(guī)劃采砂區(qū)域和采砂量，以減輕對環(huán)境的負(fù)面影響。同時，加強監(jiān)管和執(zhí)法力度也是保護河道生態(tài)環(huán)境的重要手段。河砂開采生產(chǎn)工藝對環(huán)境的影響機制砂與河砂對混凝土性能的影響CATALOGUE04機制砂由巖石破碎，經(jīng)水洗、篩分加工而成，因母材不同存在石粉含量高、顆粒級配差、骨料粒形差（尤指片狀含量多）等缺點。河砂是天然形成的，主要來源于河流、湖泊等水域。它是在自然條件下，巖石顆粒經(jīng)過長時間的水流搬運、碰撞、摩擦等作用逐漸形成的。河砂的粒形較好，級配合理，表面光滑，棱角圓潤。顆粒級配對混凝土工作性的影響石粉是一種低活性摻和料，機制砂中石粉以微粉顆粒的形式存在，相當(dāng)于增加了混凝土中的膠凝材料，這種膠凝材料雖不具有水化活性，但其補充了混凝土中缺少的細(xì)顆粒，增大了水泥漿體含量，石粉起到微滾珠作用，減少了砂石間的摩擦改善了混凝土的和易性。混凝土中的小顆粒比表面積大，其表面可以吸附大量的自由水，可改善混凝土的保水性從而減少了泌水和離析，當(dāng)石粉含量在一定范圍內(nèi)時能夠增加混凝土的流動性，使混凝土的和易性得到明顯改善。但較大的石粉含量將會更大程度地增加單方混凝土中粉狀顆粒含量，這會極大地增加了混凝土細(xì)集料的總比表面積，從而增加混凝土需水量，導(dǎo)致混凝土的工作性能下降。石粉對混凝土的影響石粉中的粉狀顆粒含量填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，提高混凝土內(nèi)部密實程度，改善了混凝土的孔隙特征，改善了骨料與水泥漿體之間的界面結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗壓強度。但當(dāng)石粉含量較大時，由于石粉中粉狀顆粒含量太高，致使細(xì)集料中的粗顆粒偏少，顆粒級配變得不合理，減弱了混凝土的骨架支撐作用，同時由于混凝土中水泥用量有限，多出的石粉不能與水泥結(jié)合形成強度體系，只是在混凝土中起到填充料的作用，過多的填充料會阻礙膠凝材料與骨料的粘結(jié)，會導(dǎo)致混凝土強度的降低。機制砂中石粉含量較高。一般為3%-8%之間，石粉含量波動較大，對混凝土的需水量影響較大，不易控制。河砂中石粉含量較低，一般為1%-2%左右，在混凝土中的表現(xiàn)相對更為穩(wěn)定，相對容易控制。骨料粒形是研究機制砂混凝土?xí)r不可忽略的一項影響因素，機制砂區(qū)別于天然河砂的獲得途徑，導(dǎo)致其針片狀顆粒含量極高，對機制砂混凝土性能的影響十分顯著。機制砂含有大量的片狀顆粒，與天然河砂相比，其更狹長、扁平和粗糙。當(dāng)坍落度和水泥用量相同時，機制砂混凝土的用水量較大，含氣量較小，但其抗壓強度卻比天然砂混凝土的抗壓強度大。骨料粒形分為圓形、不規(guī)則形、片狀、角狀、細(xì)長形等形狀，表面結(jié)構(gòu)分為玻璃質(zhì)、光滑、粒狀、粗糙、結(jié)晶和蜂窩狀等結(jié)構(gòu)。片狀顆粒含量越高，機制砂混凝土的流動度、強度越低，故要嚴(yán)格控制機制砂中片狀顆粒的含量，特別是1.18～4.75mm的片狀顆粒含量，以保證水泥膠砂的性能。骨料粒形對混凝土的影響機制砂加工過程中水洗要加入絮凝劑，絮凝劑的存在會使砼的初始流動度大幅度降低，導(dǎo)致砼的活性和和易性變差，使混凝土在較短的時間內(nèi)失去流動性，不利于現(xiàn)場施工的操作。絮凝劑中的化學(xué)成分會改變混凝土中水泥和水的物理和化學(xué)性質(zhì)，使微小顆粒快速結(jié)合，形成更大的顆粒，并加速凝固過程。然而，過量使用絮凝劑可能導(dǎo)致混凝土早期強度增長過快，而長期強度難以達(dá)到規(guī)定要求。河砂中一般不存在絮凝劑，相對而言有利于現(xiàn)場施工管控。絮凝劑對混凝土的影響機制砂與河砂的試拌混凝土情況CATALOGUE051、試驗原材情況1.1、水泥為通化亞泰P.042.5普通硅酸鹽水泥；表1

水泥的主要性質(zhì)凝結(jié)時間/h:min

安定性

抗折強度/MPa

抗壓強度/MPa

細(xì)度%初凝終凝1.53d28d3d28d6.82042724.78.325.445.11.2、粗集料采用三種碎石混合成5-31.5mm連續(xù)級配碎石；1.3、細(xì)集料選用濕法生產(chǎn)的石灰?guī)r機制砂(原狀砂石粉含量4.2％)，天然砂為輝南長春堡河砂；1.4、粉煤灰選用Ⅰ級粉煤灰；1.5、外加劑1選用石家莊長安育才KGX-J高性能減水劑；1.6、外加劑2選用北京市成城交大建材有限公司聚羧酸高性能減水劑。2、混凝土情況以C40混凝土為參考，水灰比、用水量、減水劑摻量不變，改變砂率通過對比試驗，找出混凝土中機制砂砂率對混凝土工作性及強度的影響。進(jìn)行試拌，試驗結(jié)果如下：表2：亞泰水泥、石家莊長安育才減水劑、機制砂表3：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、機制砂表4：亞泰水泥、石家莊長安育才減水劑、河砂表5：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、河砂2、混凝土情況表2：亞泰水泥、石家莊長安育才減水劑、機制砂機制砂配合比編號砂率混凝土工作性7d強度MPa28d強度MPa坍落度mm擴展度mm和易性137%165310mm離析泌水43.149.3238%165330mm包裹性差、泌水43.750.5339%175360mm包裹性稍差、泌水45.852.2440%180390mm包裹性稍差、輕微泌水46.753.4541%195430mm良好47.254.4642%205470mm良好47.755.1743%195450mm粘稠46.154.0844%185410mm粘稠45.352.62、混凝土情況表3：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、機制砂機制砂配合比編號砂率混凝土工作性7d強度MPa28d強度MPa坍落度mm擴展度mm和易性137%160290mm離析泌水42.448.9238%160330mm包裹性差、泌水43.150.2339%170350mm包裹性稍差、泌水45.051.2440%180380mm包裹性稍差、輕微泌水46.652.3541%195430mm良好47.154.7642%200480mm良好47.755.2743%190440mm粘稠46.253.8844%180410mm粘稠45.052.22、混凝土情況表4：亞泰水泥、石家莊長安育才減水劑、河砂河砂配合比編號砂率混凝土工作性7d強度MPa28d強度MPa坍落度mm擴展度mm和易性137%175410mm包裹性差、泌水42.649.1238%180450mm包裹性差、泌水43.950.1339%185470mm包裹性稍差、輕微泌水45.751.3440%190480mm良好46.453.1541%200520mm良好47.354.0642%205530mm良好47.154.3743%200510mm包裹性稍差46.954.0844%185440mm包裹性差45.951.12、混凝土情況表5：亞泰水泥、北京市成城交大建材有限公司減水劑、河砂河砂配合比編號砂率混凝土工作性7d強度MPa28d強度MPa坍落度mm擴展度mm和易性137%170400mm包裹性差、泌水43.248.8238%180440mm包裹性差、泌水43.450.1339%185470mm包裹性稍差、輕微泌水45.252.0440%190490mm良好46.153.1541%200530mm良好47.553.7642%205540mm良好47.654.2743%200520mm包裹性稍差46.453.0844%185460mm包裹性差45.650.6從表2及表3可以看出，隨著砂率的增加，混凝土的坍落度先增后減，砂率在41%-42%時工作性能好；過低的砂率致使水泥漿體量少無法完全對骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率過高會導(dǎo)致每單位立方米石粉含量增加，這會極大地增加了混凝土細(xì)集料的總比表面積，從而增加混凝土需水量，導(dǎo)致混凝土的工作性能下降。隨著砂率的增高，混凝土強度先增高后降低，強度上雖然差別不是很大，但還是有規(guī)律可循，基本上為先增后減。這規(guī)律符合理論原理，因為砂率增大，填充較完整，但是太大則降低了粗集料的骨架功能。表2及表3說明砂率控制在41%、42%時機制砂混凝土的工作性能比較好且強度符合要求。3、機制砂混凝土與河砂混凝土對比1.機制砂與河砂對混凝土工作性的影響從表4及表5可以看出，隨著砂率的增加，混凝土的坍落度先增后減，砂率在40%-42%時工作性能好；過低的砂率致使水泥漿體量少無法完全對骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率過高時粗、細(xì)骨料的表面積明顯增大，一定數(shù)量的漿體不足以填充粗、細(xì)骨料間的空隙并包裹其表面，不能有效降低骨料間的摩擦力，反而會導(dǎo)致混凝土拌合物的流動性變差。隨著砂率的增高，混凝土強度先增高后降低，強度上雖然差別不是很大，但還是有規(guī)律可循，基本上為先增后減。這規(guī)律符合理論原理，因為砂率增大，填充較完整，但是太大則降低了粗集料的骨架功能。表2及表3說明砂率控制在41%、42%時機制砂混凝土的工作性能比較好且強度符合要求。河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內(nèi)摩擦力小，在混凝土中顆粒間嵌擠力較小，對水的需求量相對機制砂相對較小。而機制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中顆粒間嵌擠力較大。在相同的坍落度時，如使用較低的用水量，必然導(dǎo)致外加劑超摻，從而導(dǎo)致機制砂混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低粘度，導(dǎo)致預(yù)拌混凝土的質(zhì)量無法保證。因而，做機制砂配合比設(shè)計時，不能過度的追求使用外加劑降低機制砂混凝土的單方用水量，機制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計的比河砂混凝土略大。3、機制砂混凝土與河砂混凝土對比2.機制砂與河砂對混凝土水膠比的影響通過以上試驗數(shù)據(jù)可以看出，同等坍落度時，機制砂混凝土的抗壓強度略高于河砂混凝土。通過與河砂對比，在同砂率下，河砂的和易性明顯高于機制砂，且和易性好，流動性大，這主要是由于河砂的粒形較圓，且級配較為合理造成的。在水泥漿量一定的情況下，砂率在混凝土中主要影響和易性。在混凝土配制中存在最佳砂率，砂率過低導(dǎo)致混凝土漿體含量不足，使混凝土的和易性變差，砂率過大，使混凝土需水量增大，使混凝土拌和物干澀。在本次試驗中，砂率對工作性的影