浅析机制砂在混凝土中的应用

林天宇　黄凯

【摘 要】近些年来，我过基础建设不断扩大，混凝土的需求也不断增加，而混凝土中必不可少的材料黄砂的需求量自然也随之增加。然而很多地区天然砂资源匮乏，需要从很远的地方运输，运距远价格高无法满足施工需求。

此时机制砂便用运而生，按标准化生产的机制砂级配合理，拌制的混凝土和易性好且强度高。

【关键词】机制砂 混凝土 应用

1、机制砂及相关术语定义

机制砂：机制砂是根据国家标准，选定符合工程需要的岩石，利用现代生产工艺，通过对岩石的破碎、制砂、筛分、除尘、清洗等工艺所生产出来的颗粒小于4.75mm的岩石颗粒。

天然砂：由自然条件作用而形成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。按其产源不同，可分为河砂、海砂、山砂。

混合砂：由天然砂与人工砂按一定比例组合而成的砂

石粉：人工砂中公称粒径小于80?m，且其矿物组成和化学成分与被加工母岩相同的颗粒含量。

2、机制砂的特点

2.1 机制砂的优点

（1）机制砂能够稳定的按国家标准和工程质量的技术要求来控制石粉含量和级配要求等技术指标，以此满足工程需求。

（2）机制砂颗粒多为有棱角的立方体，表面粗糙且比表面积大，颗粒间的咬合力增加，所以配置的混凝土强度更高。采用同样的材料，机制砂配置的混凝土要比同標号河砂配置的混凝土强度能高出2-3MPa.就外观质量而言，机制砂配置的混凝土稍差。

（3）机制砂可以和碎石一起生产，有利于矿产资源的综合利用。就地取材，生产方便，减少污染，降低成本。

（4）机制砂的表观密度为2700kg/m3，略大于河砂，颗粒级配在0.15mm—4.75mm之间，有0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm几个规格组成，压碎值在7%左右，石粉含量控制在10%左右。

（5）机制砂的细度模数一般在2.6—3.2之间，属于中粗砂的范围，所以配置混凝土时，砂率达到0.4—0.5之间。

2.2 机制砂的缺点

（1）机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为3.0以上，颗粒机配稍差，大于2.5mm小于0.08mm的颗粒偏多，导致混凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。另外，机制砂母材的变化会引起机制砂质量的波动，给施工质量的控制带来一定的难度。

（2）机制砂含有一定量的石粉，石粉和泥的粒径虽然都小于0.075mm，但是它们的成份不同，细度也相差较大，泥颗粒一般都小于0.016mm，而石粉的粒径大多都在0.016-0.075mm之间。泥吸附在砂颗粒表面，妨碍砂与水泥的粘结。

3、机制砂混凝土的性能及应用

3.1 机制砂在混凝土中相关特性

由表3.1.2可以看出：在配置C25级C25以下混凝土是机制砂取代天然砂比例宜为20%～25%；C30～C40（包括C40）机制砂取代天然砂比例宜为30～40%；C40以上 机制砂取代天然砂比例宜为40～50%。

3.2机制砂对混凝土物理力学性能的影响

由3.2.1表可以看出：掺机制砂混凝土相关指标均高于天然砂混凝土。机制砂混凝土的抗压、抗折、弹性模量均接近或高于相同配合比（在相同材料的情况下）的天然砂混凝土。机制砂混凝土 28d的 收缩比较天然砂偏大。7d接近天然砂混凝土的收缩。另外在试拌混凝土的过程中我们发现由于机制砂的掺入增加了混凝土的用水量，机制砂混凝土比天然砂混凝土的初终凝时间延长10～25min。对于符合石粉含量要求的机制砂掺入混凝土中。混凝土的徐变与天然砂的混凝土相比。由于机制砂混凝土中水泥水化程度高于天然砂混凝土，密实性好。因此石粉含量符合要求的机制砂混凝土其徐变性能好于天然砂混凝土。由于其密实性好，因而机制砂混凝土的抗冻融能力也优于天然砂混凝土。

3.3 质量、技术可行性

（1）生产机制砂母材性能分析：按照国标《建设用砂》对制砂母材进行检测，由于机制砂的级配、石粉含量、含泥量、针片状含量等指标在生产过程中都能通过改变生产工艺或参数进行控制，对机制砂无影响。而强度、有害物质含量、集料碱活性等指标是决定母材是否能用的关键。

4、采用机制砂的意义

4.1 降低工程成本，提高经济效益

在贵州地区，河砂非常紧缺，而且质量和产量逐年递减，价格自然就不断提高，运到施工现场价格达到360元/m3。然而机制砂在当地生产方便，就地取材，质量也有所保证，合同价80元/m3。这样计算的话，每方混凝土就节约100元左右。采用机制砂配置混凝土，不但节约了运输时间，减少了运输成本，加快了工程进度，还直接降低了工程成本，保证了工程质量，更重要的是为企业创造了效益。

4.2 解决了河砂供不应求和交通建设持续发展之间的矛盾

云、贵、川地区有丰富的石灰岩、硬质砂岩等都是生产机制砂很好的原材料，在这些地区组建砂石料场，因地制宜，就地取材，很好的解决了工程用砂的问题，也减少了河砂的过度开采，既保护了环境也提高了资源的利用率，形成综合效益，更是响应了国家提倡的可持续发展战略。

4.3 满足混凝土质量及技术要求

从应用水平上来讲，与河砂相比，机制砂配置的混凝土工作性能难以满足工程要求。为了解决这个矛盾，缩小现有的差距，通过改变机制砂的生产工艺，调整机制砂的生产方法，生产出满足混凝土配合比的要求。

5.结束语

我国基础建设日渐深入，而对环境资源的保护日益加强。天然砂早已不能满足工程的需求，机制砂的利用和推广是大势所趋。机制砂在混凝土中的应用研究在今后的工作中会不断加强，本文拙见供后来人参考。

参考文献：

[1] <<建设用砂>> -GB14684-2011中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 2011-12-01

[2] <<山砂混凝土技术规程>>-DB24/016-2010 贵州省住房和城乡建设厅 2010-12-01

[3] <<普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准>> -JGJ52-2006 中华人民共和国建设部 2007-06-01