湖北地区机制砂在预拌混凝土中的应用

《建筑用砂》GB/T14684-2001 标准已于2002 年2 月1日起实施，它确定了机制砂的定义、技术要求和检验方法，并将机制砂作为建设用砂的重要来源跻身于建材市场。在我国，除了少数地区和部门对机制砂有所了 解外，大部分地区和行业对机制砂还很陌生。上世纪七八十年代，在天然砂资源严重短缺的地区，如贵州、云南、河南等省份已出台了机制砂地方标准或使用规程； 北京市在2002 年9 月发布了机制砂应用技术规程；山东省还没有见到预拌混凝土中成功使用机制砂的资料。鉴于当前建设工程的迅猛发展，对河砂的需求量日益增加，河砂开采的难度 越来越大，质量也越来越差，砂粒越来越粗，含泥量严重超标。随着混凝土技术的迅速发展，对砂的技术要求越来越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的 要求更严格，能满足其要求的天然砂越来越少；再加上运输成本的增加，河砂价格已达到58～60 元/方，最高时达80元/方，即使这样，河砂的供应也难以满足生产的需要。为此，我公司成立了“精品机制砂工艺”课题组，积极开展机制砂应用技术研究。我 公司首先采用石料厂的尾料进行试验，发现对混凝土的状态及强度改善不大，后经过不断地调查与技术资料查询，建议厂家新上设备，增加机制砂的生产项目。投产 后每方机制砂价格约42 元，比河砂便宜16～18 元。上海巍立路桥经多次试验研究，使机制砂在预拌混凝土中取得成功应用。这在湖北省尚属首次应用，填补了机制砂在湖北应用技术上的空白。
 
      目前，湖北地区生产两种机制砂，一种是用砂岩制成的，一种是用石灰岩制成的。我们使用的机制砂，是用石灰岩制成的，也称石屑。由于采用的是反击式破碎。这 种机制砂颗粒比较圆滑，粒径小于5mm，细度模数在3.0～3.6之间，堆积密度1560kg/m3，表观密度2700kg/m3，空隙率为43%左右， 与河砂相比具有质地坚硬，表面颗粒较多孔，有尖锐棱角，粘结性较好等特点。机制砂与河砂的本质区别在于，机制砂的粒型和级配都可以通过人工调整和改进。通 过对机制砂和天然砂的电镜分析观察发现，石灰石质机制砂与水泥水化凝胶间结合紧密，界面处无裂缝，几乎分不出两者的界限。而天然砂与水泥水化界面多有裂 缝，有的宽度达1～2微米。这同石粉在骨料与水泥界面的作用以及石粉对混凝土的密实度的影响有关，也有研究说同石灰质机制砂同天然砂的酸碱等化学特性有 关，其作用和机理还需要进一步的研究。
 
      经过大量的试验，上海巍立路桥了解了所选用的机制砂的基本数据，以及其应用于预拌混凝土中对混凝土有关性能的影响规律和解决办法，并成功地应用于具体的生产施工。
石灰石质人工石屑的物理性能指标矿见表1。

表1 石灰石人工矿的物理指标

       通过我们对掺加的石灰石质机制砂的大批量混凝土的应用，得出如下结论：
 
      （1）对泵送砼，石屑不能完全代替河砂，石屑和河砂的最佳掺加比例为6: 4，选择适宜的砂率，在6:4 比例下砼的和易性和可泵性最好；对于相同配合比，即使选用其他比例，在保证砼可泵性前提下，28d强度没有大的差别。当掺加比例大于8: 2时，由于石屑中<0.15mm 的石粉含量较少，砼的保水性和粘聚性较差，极容易出现泌水、离析，可泵性差，无法满足泵送施工。这就说明，石屑不能完全代替河砂。
 
      （2）对于非泵送砼，石屑完全可以代替河砂，砼状态没有差别，且28d强度没有差别，在施工振捣时，由于加石屑后砼容易出浆，振捣时间要短一些。

        < alt="" src="shwlm./uploads/all /141031/1-141031152Q2641.jpg" style="width: 400px; height: 300px;"/>

 
       我公司从9 月中旬至12月8 日总共生产5000多方石屑砼，应用于多个工程，涵盖了C30 到C50 泵送砼，以及高等级路面砼。在某高层公寓C50泵送砼中，应用的部位为地下室的外墙、梁板柱以及地上部分的三层主体，所采用配比见表2。砼出机坍落度 220mm，到现场约200mm，出厂检验留取试块3d为 35.9 ，7d为48.9，28d为62.2。在供应过程中，由于石屑的含泥量小，坍落度损失小，和易性好，较纯河砂砼相比，掺加石屑的砼更易振捣，外观气泡含量 少，砼的颜色无差别，强度完全满足设计要求。
 

表2 某工程所用的人工矿混凝土的配比

 
       在我们供应的5000 多方加石屑的砼中，全部采用石屑：河砂=6: 4，目前石屑进场价格为42元/方，河砂进场价格58元/方，按每方砼中砂的用量为750kg计算，石屑占450kg/ 方，合计450/1550=0.29m3，使用石屑比单独用河砂每方砼可节约：0.29×（58-42）=4.64 元，按5000 方砼计算，总计已节约23200 元。由于我公司拌和站的储料仓数量比较少，制约了机制砂的应用，但对于一个年产20多万m3的预拌混凝企业，若所有的砼都掺加机制砂，其创造的效益将是非 常可观的。