机制砂使用过程中遇到的问题探讨

庞英会 孟凯

摘 要：根据不同材性机制砂使用过程中遇到的问题，通过试验分析了不同材性机制砂对聚羧酸减水剂的吸附原因，认为机制砂的颗粒形貌、级配、细度模数、石粉含量以及含泥量对砂浆、混凝土性能有影响，但不同材性的机制砂同样对砂浆、混凝土性能有影响。

关键词：机制砂;材性;含泥量

文章编号：2095-4085（2020）08-0050-03

1 前言

中国基础建设经过近20年的飞速发展，创造了中国建设速度的神话，对促进国民经济发展和提高生活质量方面做出了重大贡献，但同时对自然环境和生态环境造成的破坏同样不可小觑，当前国家已经认识到必须加强环境保护的重要性，提出了绿水青山就是金山银山的生态文明思想。

河沙作为建材行业的大宗建筑材料，随着环境保护的加强和基础建设的持续发展，河道开采受到限制，天然砂的市场供应量逐步减少，混凝土行业细骨料逐渐向机制砂方向发展。近几年，国家出台一系列的标准和指导意见指导机制砂的生产和使用，由于国家政策的干预和高利润的追求，国内各大建材集团纷纷建立自己的机制砂生产线，机制砂逐渐代替了河沙的使用。

在机制砂的使用过程中，广大科研机构和从业者对机制砂的生产、使用做了大量的研究，指导了机制砂的正确使用。聚羧酸高性能减水剂分子设计可调，生产过程安全环保，在配制高性能混凝土方面具有普通减水剂不可比拟的优势，所以在混凝土外加剂使用中占比越来越高，但聚羧酸高性能减水剂缺点是对骨料中的含泥量比较敏感，适应性不如普通减水剂。

各地机制砂的材质、颗粒分布、颗粒形貌、含泥量及石粉含量的差异性对聚羧酸减水剂的应用提出了更高的要求。目前机制砂与聚羧酸减水剂的研究主要集中在砂的颗粒形貌、级配、细度模数、石粉含量以及含泥量对混凝土性能的影响，其中机制砂颗粒形貌、含泥量和石粉含量是区别于河沙的重要指标，也是业内普遍认同的影响混凝土性能的重要因素。笔者在机制砂的使用过程中发现，机制砂的材质岩性对混凝土的性能也有重要影响，此处仅就发现的问题，通过试验，提出简单分析。

2 试验内容

2.1 原材料

2.1.1 水泥、粉煤灰

试验采用泰山中联P.O42.5水泥，邹县电厂Ⅱ粉煤灰，其化学成分如表1，其物理性能指标如表2、表3。

2.1.2 机制砂

试验采用临沂平邑产石灰岩机制砂和页岩机制砂。

2.1.3 减水剂

采用山东惠邦建材科技股份有限公司生产的HB-JS01型聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量2.0%性能指标如表4所示。

2.2 试验方法

按照GBT 14684-2011《建设用砂》对机制砂进行检验。根据GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测试方法》，测试两种机制砂的流动性能，通过改变减水剂用量，保证胶砂流动度达到240±5mm。依据GB/T 17671-1999<《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》检验胶砂强度。

3 结果与讨论

按照GBT 14684-2011《建设用砂》对机制砂进行检验，其筛分级配和亚甲基蓝值如表5和图1。

由表5和图1可知，两种机制砂细度模数、颗粒级配基本一致，都属于1区下限的粗砂，石灰石岩机制砂粗颗粒粒形比页岩机制砂要好。石灰石岩机制砂石粉含量在13%左右，页岩机制砂石粉含量在9%左右。区别较大的是石灰石岩机制砂MB值为0.3，页岩机制砂MB值为1.8，说明页岩机制砂中含泥量比石灰岩机制砂含泥量大。通过现场考察，页岩夹层中夹杂泥块，破碎后导致页岩机制砂中含泥量较高。

根据GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测试方法》，对两种机制砂做胶砂流动度试验，发现要达到相同的流动度，页岩机制砂需要的减水剂的量为石灰石机制砂的1.5倍左右，同时页岩机制砂砂浆的和易性较差，说明页岩机制砂的含泥量对减水剂的吸附大，同时页岩机制砂颗粒形差对砂浆和易性有影响。

为确定是否单纯因为MB值高造成减水剂需求量高的原因，将两种机制砂通过0.16筛，将石粉筛除，同时将石粉按比例加入对应的粗料中进行对比实验，发现两种复合机制砂对外减水剂的需求量高于纯石灰岩机制砂，低于纯页岩机制砂。分析原因，石灰岩+页岩粉是由于MB增大导致减水剂需求提高，这个原因广为认可，而页岩+石灰石粉同样减水剂需求量提高，究其原因页岩属于沉积岩，具有薄片层状，主要有黏土沉积经压力和温度形成的。岩性特征决定了页岩具有较高的吸水性，同时页岩层状结构对聚羧酸减水剂的吸附较大。

依据GB/T 17671-1999<《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》对表6中胶砂配比做强度检验，检验结果如表7。

从胶砂强度试验结果看，機制砂材质对抗折强度影响不大，对抗压强度有较大影响，石灰岩材质机制砂比页岩机制砂抗压强度高出约8MPa。主要原因石灰岩母岩抗压强度比页岩高，同时石灰岩机制砂石粉含泥量比页岩低，填充效应好，对强度影响较大。通过石粉交叉试验表明，母岩抗压强度高的材质抗压强度相对较高。

4 结 论

（1）在相同石粉含量的情况下，页岩机制砂MB值较石灰岩机制砂高，造成其需水量和对聚羧酸减水剂的吸附量较大。

（2）由于页岩的成岩特性，即使除掉石粉，其吸水性和对聚羧酸减水剂的吸附量也比石灰岩机制砂高。

（3）通过胶砂强度试验比对结果来看，两种机制砂胶砂强度因机制砂材质不同，对抗折强度影响不大，但对抗压强度有较大影响，页岩机制砂比石灰岩机制砂抗压强度明显降低。

（4）本文仅对实际使用过程中发现的问题通过简单实验进行对比，对页岩机制砂的使用提供注意事项。

参考文献：

[1]王健康.西北地区砂料中泥对聚羧酸减水剂作用机理研究[J].硅酸盐通报，2018，37（7）.

[2]蒋正武.机制砂特性及其在混凝土中应用的相关问题研究[J].新型建筑材料，2010，11.

[3]唐凯靖，刘来宝.岩性对机制砂特性及其混凝土性能的影响[J].混凝土，2011，12.