交流借鑒：淺談不同品種機制砂對混凝土性能的影響

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第2期

淺談不同品種機制砂對混凝土性能的影響

戴偉，羅厚俊，郭鋒，戴晨，胡媛壘

［摘 要］本文選取了當?shù)?4 種不同類型的機制砂，分析了機制砂的基本性能，并做了混凝土對比試驗，主要對比測試了混凝土的坍落度、28 天強度指標，以及混凝土拆模后的外觀和 1 個月以后的碳化深度。通過試驗了解到，機制砂含泥和絮凝劑對混凝土施工性能和抗壓強度影響相當大，應加大對這兩項數(shù)據(jù)的檢測。

［關鍵詞］機制砂；顆粒級配；混凝土施工性能；力學性能

0 前言

建筑工程是砂應用最廣泛的領域。隨著經濟發(fā)展，基建規(guī)模的持續(xù)擴張，市場對建設用砂的需求持續(xù)增長。由于天然資源的枯竭，加之政府對環(huán)保開采管控力度的加大，天然砂產能驟減，價格提升。機制砂因為原材料來源廣泛，價格較天然砂有更大的優(yōu)勢，所以機制砂普遍應用已經成為一個趨勢。由于生產工藝和生產水平的差異，各個廠家生產的機制砂質量參差不齊，對混凝土性能有很大影響。本文從不同品種機制砂的使用情況入手，探討不同品種機制砂對混凝土施工性能的影響。

1 試驗機制砂品種

相比天然砂而言，機制砂表面粗糙、多棱角、顆粒級配較差。筆者選取了4種細度模數(shù)相同的機制砂樣品用作試驗比對。4種砂分別為華新集團由制砂機加工而成的干法機制砂、本地區(qū)的水洗石屑產生的機制砂和本地某兩個機制砂廠由制砂機加工而成的濕法機制砂兩種。

對機制砂檢測得到基礎數(shù)據(jù)見表1和表2。

從表1和表2可以看出，制砂機加工而成的干法機制砂和濕法機制砂顆粒級配優(yōu)于水洗石屑機制砂。干法砂和濕法砂亞甲藍＜1.4，含粉量以石粉為主；石屑機制砂亞甲藍＞1.4，含粉量以泥粉為主。

2 不同機制砂試配對比

試驗選取攪拌站一個C30常用的配比，其他原材料相同，外加劑品牌選用常州建科院尼高聚羧酸系高性能減水劑，C30混凝土推薦摻量1.5%。試配配比見表3。

因外加劑摻量為推薦摻量，每種機制砂的混凝土外加劑具體摻量需要在試配中摸索，C30先以1.5%摻量為初始用量，根據(jù)初始狀態(tài)上下調整外加劑摻量以達到初始狀態(tài)合格。試驗中以混凝土初始坍落度(220±10)mm為初始狀態(tài)合格的評判標準，同時2小時坍落度損失也作為一個評價標準。

將4種機制砂按照表3配合比按25L拌制混凝土，測定其初始坍落度和2小時坍落度，試驗結果見表4。

由表4可以看出華新干法機制砂在外加劑摻量1.2%初始狀態(tài)最佳，兩小時坍落度損失也符合施工要求。水洗石屑機制砂在外加劑摻量1.9%初始狀態(tài)最佳，兩小時坍落度損失基本可以滿足施工要求。本地濕法機制砂1的兩小時坍落度損失嚴重，外加劑摻量1.8%初始滿足要求，兩小時后坍落度偏小，施工性能差。外加劑摻量2.1%，初始狀態(tài)離析，兩小時后狀態(tài)基本可以滿足施工要求。本地濕法機制砂2外加劑摻量2.0%，初始狀態(tài)滿足要求，兩小時后坍落度損失也基本滿足施工要求。

根據(jù)《建設用砂》GB/T 14684—2022，含粉量控制依據(jù)亞甲藍值來劃分，見表5。

結合表5和前面試配結果可以發(fā)現(xiàn)：

（1）華新干法機制砂亞甲藍值低，含粉以石粉為主且在合格范圍內，而且機制砂材質屬于白云巖，白云巖石粉對水和外加劑吸附性較小，有良好的需水行為，與外加劑適應性較好，外加劑摻量呈下降趨勢，混凝土施工性能符合要求。

（2）本地水洗石屑機制砂亞甲藍值偏高，砂中含粉量以泥為主，含泥量偏高吸附外加劑導致初始坍落度偏小，需提升外加劑摻量才能使混凝土施工性能達到要求。

（3）本地濕法機制砂1根據(jù)亞甲藍值含粉量在合格范圍，但是坍落度損失太大。后經探訪現(xiàn)場查明該廠為符合環(huán)保要求，使用絮凝劑處理污水，以便回收再利用。可能因為絮凝劑使用計量不準或者絮凝劑品質差，水中殘留絮凝劑，導致機制砂內留存絮凝劑。在實際生產中絮凝劑對外加劑性能有很大的影響，從而使混凝土坍落度損失太大，混凝土施工性能不符合要求。

（4）本地濕法機制砂2含粉量根據(jù)亞甲藍值合格但偏高，分析含粉以石粉為主，但是趨于上限，石粉吸附外加劑，同樣需要提升外加劑摻量才能使混凝土施工性能達到要求。

針對前面4種砂試配情況，選取2小時后施工性能達標的混凝土制作抗壓試件，標養(yǎng)28天，到齡期試壓檢測，結果見表6。

由表6可以看出，28天抗壓強度，華新機制砂最高，濕法機制砂2次之，其余兩種機制砂強度最低。由此可以推知絮凝劑、含泥量不僅僅對混凝土的施工性能有很大影響，對混凝土強度同樣有很大影響。

3 現(xiàn)場施工性能對比

根據(jù)前面試配結果確定的外加劑最佳摻量，針對幾種機制砂選擇合適外加劑摻量，選取3種機制砂（濕法機制砂1因含有絮凝劑沒有用于正常生產施工）的C25的施工配比（計算含水率）詳見表7。

根據(jù)表7的配比，結合生產情況使用以上3種機制砂，制作同強度等級C25混凝土，進行出廠檢測和現(xiàn)場入泵前檢測（之間間隔1h），具體檢測結果匯總見表8。

針對3種砂的生產情況出廠檢測取樣制作150mm× 150mm×150mm試塊，標養(yǎng)28天，到齡期試壓檢測，結果見表9。

上述3種不同品種機制砂混凝土拆模后，現(xiàn)場觀察混凝土外觀情況，齡期滿一個月測試幾種機制砂對應混凝土碳化情況（同等養(yǎng)護條件下），詳見表10。

根據(jù)表8～10的對比數(shù)據(jù)可以看出，3種機制砂在同配比（調整外加劑摻量）、同工地（同等運距）的生產泵送過程中，出廠狀態(tài)和入泵狀態(tài)都完全符合現(xiàn)場施工要求，1h坍落度損失也符合要求，混凝土外觀基本達標。齡期滿1個月混凝土碳化華新機制砂最小，石屑機制砂碳化最大，這是因為石屑機制砂含粉量以泥粉為主，其他兩種機制砂含粉量以石粉為主。28天抗壓強度華新機制砂最優(yōu)，濕法機制砂2次之，石屑機制砂最低。

4 結語及建議

在其他原材料相同、膠凝材料用量相同的情況下，通過試配，現(xiàn)場情況及28天強度反饋，可以看出幾種機制砂中華新機制砂各方面性能最優(yōu)，對應的混凝土施工性能最優(yōu)。分析主要原因是華新機制砂生產工藝成熟，生產水平較高，機制砂級配良好，在生產中可以控制機制砂不含泥、絮凝劑等對混凝土性能和強度有很大影響的物質。且華新機制砂材質屬于白云巖，白云石粉需水良好，合理的含粉量可以改善混凝土和易性、流動性，降低外加劑摻量，控制混凝土用水量，提升混凝土抗壓強度，同等坍落度下可以節(jié)省外加劑用量，降低成本，增加效益。同時通過試驗了解到了機制砂含泥和絮凝劑對混凝土施工性能和抗壓強度影響是相當大的，此后應加大對這兩項數(shù)據(jù)的檢測。

在混凝土的日常生產中，機制砂品質控制是特別重要的一環(huán)，市面上機制砂品種繁多，質量波動很大，很不穩(wěn)定。作為混凝土技術人員首先要配合公司尋找穩(wěn)定且品質合格的機制砂，其次在受市場相關條件制約時，在采購的機制砂品質波動較大時，應加大對機制砂檢測的力度，保證混凝土的正常生產。日常機制砂檢測中除了常規(guī)的機制砂檢測（細度、含粉量、亞甲藍值和壓碎值等），在混凝土性能試驗中推薦使用快速檢測法，即選用混凝土攪拌站常用的一個混凝土配合比，把石子用量去掉，適當?shù)恼{整每方的用水量和外加劑摻量，從而得到一個砂漿配比，用此砂漿配比做砂漿擴展度，然后根據(jù)砂漿擴展度和擴展度的經時損失來判定這批機制砂質量的波動情況和對混凝土施工性能的影響程度。如果初始擴展度沒有達到合理范圍，可以通過調整外加劑摻量重復此試驗，直至擴展度達到合理范圍，再觀察擴展度經時損失，若調整了外加劑摻量，擴展度未發(fā)生改變或者沒有很明顯改變，那說明該機制砂暫時不能直接用于混凝土生產。只有初始砂漿擴展度符合要求，經觀察擴展度經時損失也符合要求的，才可以結合該批機制砂的其他檢測結果調整配合比投入生產。

參考文獻

[1] GB/T 50080—2016．普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[S]．

[2] GB/T14684—2022．建設用砂[S]．

供稿人：戴偉，羅厚俊

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規(guī)范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規(guī)程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產品質量追溯規(guī)范》團標

【會議培訓】

2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術交流大會

第十屆全國建筑固廢和余泥渣土處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會

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《新技術在混凝土中的應用》圖書

《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書

《預拌混凝土企業(yè)標準化試驗室建設指南》圖書

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