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機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用
田濤 王永蛟
（陜西鐵凝建材有限責(zé)任公司，陜西 渭南714000）
前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展，建設(shè)工程不斷增加，房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，天然砂資源逐步減少，還有國(guó)家對(duì)環(huán)境的重視，天然砂的質(zhì)量日益下降，還有市場(chǎng)價(jià)格成倍上漲，嚴(yán)重影響了混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)發(fā)展，天然砂很難以滿足建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展需要，而機(jī)制砂的出現(xiàn)，不論是價(jià)格還是工作性能上都能代替天然砂。
機(jī)制砂又名叫人工砂，是巖石經(jīng)除土機(jī)械破碎篩分制成，但粒徑小于4.75mm的巖石。機(jī)制砂表面粗糙，形狀不規(guī)則，而機(jī)制砂的形狀和細(xì)度模數(shù)還是很穩(wěn)定的。機(jī)制砂表面粗糙可以增加膠凝材料和粗骨料握裹力和相互的粘結(jié)性。形狀不規(guī)則可以增加混凝土的密實(shí)性。我們通過模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，機(jī)制砂的配制強(qiáng)度要高于天然砂混凝土配制強(qiáng)度。為了充分發(fā)揮機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們做了如下試驗(yàn)：
一、試驗(yàn)原材料
1、水泥：銅川秦嶺水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5水泥，性能見表1
|
水泥品種 |
比表面積（m2/kg) |
凝結(jié)時(shí)間（min) |
抗折強(qiáng)度（MPa) |
抗壓強(qiáng)度（MPa) |
|||
|
秦嶺 P·O42.5 |
345 |
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d |
|
215 |
298 |
5.8 |
9.0 |
29.3 |
49.6 |
||
2、粉煤灰:山西風(fēng)陵渡生產(chǎn)的F類Ⅱ級(jí)粉煤灰，性能見表2
|
細(xì)度（%） |
需水比（%） |
燒失量（%） |
含水量（%） |
|
18 |
102 |
2.5 |
0.1 |
3、機(jī)制砂：華縣西鐵料場(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)制砂，性能見表3
|
石粉含量（%） |
泥塊含量（%） |
細(xì)度 模數(shù) |
表觀 密度 |
松散堆積密度（m3/kg) |
緊密密度（m3/kg) |
壓碎指標(biāo) |
空隙率（%) |
|
9.5 |
0 |
2.9 |
2660 |
1640 |
1840 |
18.6 |
38 |
4、天然砂 本地天然砂，性能見表4
|
含泥量 （%） |
泥塊含量 （%） |
細(xì)度 模數(shù) |
表觀 密度 |
松散堆積密度（m3/kg) |
緊密密度（m3/kg) |
|
2.8 |
0.4 |
2.5 |
2610 |
1480 |
1790 |
5、碎石：選用華縣料場(chǎng)成產(chǎn)的（5-26.5）mm碎石，性能見表5
|
含泥量（%） |
表觀 密度 |
松散堆積密度（m3/kg) |
針片狀含量（%） |
壓碎值 |
空隙率（%) |
|
0 |
2650 |
1520 |
6 |
11 |
43 |
6、外加劑：山西運(yùn)城正元建材有限公司生產(chǎn)的高效聚羧酸鹽系減水劑，見表6
|
含固量（%） |
密度（g/cm3) |
凈漿流動(dòng)度（mm） |
減水率（%) |
|
8.6 |
1.038 |
260 |
26 |
7 混凝土配合比 表7
|
編號(hào) |
標(biāo)號(hào) |
水泥 |
水 |
機(jī)制砂 |
碎石 |
粉煤灰 |
減水劑 |
砂率 |
水膠比 |
|
A1 |
C15 |
185 |
170 |
892 |
1047 |
100 |
5.7 |
46% |
0.60 |
|
A2 |
C20 |
220 |
170 |
859 |
1050 |
95 |
6.5 |
45% |
0.54 |
|
A3 |
C25 |
245 |
170 |
847 |
1036 |
95 |
7.1 |
45% |
0.50 |
|
A4 |
C30 |
280 |
170 |
815 |
1037 |
90 |
8.1 |
44% |
0.46 |
|
A5 |
C35 |
305 |
170 |
785 |
1041 |
90 |
8.7 |
43% |
0.43 |
|
A6 |
C40 |
335 |
170 |
754 |
1041 |
90 |
9.8 |
42% |
0.40 |
|
A7 |
C45 |
355 |
170 |
706 |
1059 |
100 |
10.5 |
40% |
0.37 |
|
A8 |
C50 |
395 |
170 |
674 |
1054 |
95 |
11.8 |
39% |
0.35 |
8天然砂配合比 表8
|
編號(hào) |
標(biāo)號(hào) |
水泥 |
水 |
天然砂 |
碎石 |
粉煤灰 |
減水劑 |
砂率 |
水膠比 |
|
B1 |
C15 |
185 |
170 |
834 |
1105 |
100 |
5.7 |
43 |
0.60 |
|
B2 |
C20 |
220 |
170 |
802 |
1107 |
95 |
6.5 |
42 |
0.54 |
|
B3 |
C25 |
245 |
170 |
791 |
1092 |
95 |
7.1 |
42 |
0.50 |
|
B4 |
C30 |
280 |
170 |
759 |
1093 |
90 |
8.1 |
41 |
0.46 |
|
B5 |
C35 |
305 |
170 |
731 |
1095 |
90 |
8.7 |
40 |
0.43 |
|
B6 |
C40 |
335 |
170 |
700 |
1095 |
90 |
9.8 |
39 |
0.40 |
|
B7 |
C45 |
355 |
170 |
671 |
1094 |
100 |
10.5 |
38 |
0.37 |
|
B8 |
C50 |
395 |
165 |
641 |
1092 |
95 |
11.8 |
37 |
0.34 |
9機(jī)制砂混凝土拌合物工作性及強(qiáng)度，性能見 表9
|
編號(hào) |
標(biāo)號(hào) |
坍落度（mm) |
擴(kuò)展度（mm） |
和易性 |
3d（MPa) |
7d（MPa) |
28d（MPa) |
|
A1 |
C15 |
170 |
370 |
差 |
10.6 |
16.3 |
22.7 |
|
A2 |
C20 |
180 |
380 |
差 |
13.4 |
18.5 |
28.2 |
|
A3 |
C25 |
190 |
400 |
良 |
16.7 |
23.2 |
34.4 |
|
A4 |
C30 |
200 |
430 |
良 |
20.8 |
31.4 |
40.2 |
|
A5 |
C35 |
210 |
460 |
優(yōu) |
22.7 |
33.6 |
43.8 |
|
A6 |
C40 |
210 |
475 |
優(yōu) |
26.9 |
38.6 |
49.7 |
|
A7 |
C45 |
210 |
490 |
優(yōu) |
29.4 |
40.1 |
53.4 |
|
A8 |
C50 |
220 |
530 |
優(yōu) |
36.2 |
48.3 |
63.1 |
10拌合物性能 表10
|
編號(hào) |
標(biāo)號(hào) |
坍落度（mm) |
擴(kuò)展度（mm） |
和易性 |
3d（MPa) |
7d（MPa) |
28d（MPa) |
|
B1 |
C15 |
190 |
440 |
良 |
9.8 |
14.6 |
20.5 |
|
B2 |
C20 |
200 |
450 |
優(yōu) |
11.6 |
17.4 |
24.3 |
|
B3 |
C25 |
200 |
460 |
優(yōu) |
14.3 |
21.7 |
32.1 |
|
B4 |
C30 |
210 |
500 |
優(yōu) |
18.8 |
29.7 |
38.1 |
|
B5 |
C35 |
210 |
520 |
優(yōu) |
21.4 |
31.2 |
41.5 |
|
B6 |
C40 |
220 |
540 |
優(yōu) |
25.4 |
36.7 |
46.1 |
|
B7 |
C45 |
220 |
550 |
優(yōu) |
28.4 |
39.8 |
50.1 |
|
B8 |
C50 |
220 |
580 |
優(yōu) |
34.8 |
45.6 |
59.4 |
混凝土配合比及性能檢驗(yàn)
（1）混凝土配合比見表7
（2）混凝土拌合物工作性見表8
三、試驗(yàn)結(jié)果分析
（1）通過表7、表8我們可以看到機(jī)制砂為天然砂配制的混凝土有相似的特點(diǎn)。雖然工作性能比天然砂稍差，但強(qiáng)度要比天然砂高。
（2）通過表7、表8中可以看出：隨著膠凝材料的增加，標(biāo)號(hào)的提高，機(jī)制砂的工作性能也不斷在提高。
（3）從表7中可以看出在混凝土配比中機(jī)制砂的砂率要比天然砂配制的砂率高，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整砂率，還要找到外加劑與機(jī)制砂的最佳摻量；也能提高機(jī)制砂的工作性能。總之，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，機(jī)制砂的工作性能完全能滿足預(yù)拌混凝土的技術(shù)要求。
四、經(jīng)濟(jì)分析
從上述實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，可以看出機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中的效果優(yōu)于天然砂，而且機(jī)制砂價(jià)格每方約為65元，而對(duì)于天然砂來(lái)說(shuō)，本地的天然砂價(jià)格在每方約為85元。由此，可以看出機(jī)制砂在價(jià)格上有明顯優(yōu)勢(shì)。天然砂的開采也受到嚴(yán)重制約，機(jī)制砂資源豐富易得，且經(jīng)濟(jì)效益可觀，為預(yù)拌混凝土節(jié)約大量成本。所以開展機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中研究應(yīng)用勢(shì)在必行。同時(shí)，也是促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有利的措施之一。
五、結(jié)論
因機(jī)制砂是在固定場(chǎng)所生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，不必?fù)?dān)心砂中含泥量和泥塊含量超標(biāo)；機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)大，能減少用水量，提高混凝土砂率，可以增加混凝土的工作性。機(jī)制砂含有一定量的石粉，正好作為混凝土的摻合料。機(jī)制砂不但能增加混凝土的密實(shí)度。還能減少水泥節(jié)約成本，機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中的強(qiáng)度及耐久性都高于天然砂。目前已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可參照?qǐng)?zhí)行，對(duì)特殊用途的混凝土使用機(jī)制砂時(shí)應(yīng)做相應(yīng)的耐久性試驗(yàn)。方可使用。
(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì) 文徑網(wǎng)絡(luò)：雷丹 尹維維 編輯 劉真 文徑 審核)
