湖南地区机制砂物理性能的分析

夏永忠 成 桢 姚良科

（湖南科之杰新材料有限公司）

0 前言

目前市场所使用的混凝土原材料越来越差，尤其是砂、碎石、粉煤灰，其中机制砂的影响是最常见，也最明显的。搅拌站管理人员及现场施工人员的素质技术参差不齐，机制砂的多变与自身缺陷难以保证混凝土和易性，导致混凝土施工性能和外观普遍不好。故本项目的目的是研究不同机制砂的物理性能，为湖南工程行业混凝土配合比设计及生产提供参考。

1 实验部分

1.1 试验用原材料

本项目搜集了湖南省永州市、衡阳市、岳阳市、长沙市、湘潭市和常德市各地区不同搅拌站客户共18 种机制砂样品，其搜集情况如表1 所示。

1.2 试验方法

本项目依据GB/T 14684-2011《建设用砂》中的标准检验方法对所搜集湖南地区机制砂进行测定，包括颗粒级配、细度模数、石粉含量、堆积密度、表观密度、MB值、泥块含量、压碎值、表观密度、空隙率、饱和面干吸水率测试。

1.3 湖南地区机制砂物理性能分析

1.3.1 机制砂颗粒级配及细度模数

本项目参照GB/T 14684-2011《建设用砂》中的标准检验方法对所搜集湖南地区机制砂进行测定，砂的实际颗粒级配除4.75mm 和600μm 筛档外，可以略有超出，但各级累计筛余超出值总和应不大于5%。

18 种机制砂样品的细度模数平均值为3.2，岳阳市S9 和常德市S16 样品最高达到3.6，永州市S2 样品最低仅有2.7。其中中砂占比为28%，共计5 个样品；粗砂占比为72%，共计13 个样品，湖南地区机制砂以粗砂为主。属于1 区的占比为33%，属于2 区的占比为17%，没有3 区的样品，其他50%占比的机制砂不在任何级配区内。所收集的样品在2.36mm、1.18mm 和0.60mm 这三个级配区间的标准差较大，这导致大部分的样品不满足任何级配区的要求。

表1 湖南地区机制砂信息

1.3.2 机制砂压碎指标

本项目参照GB/T 14684-2011《建设用砂》中的标准检验方法对所搜集湖南地区机制砂进行测定，任一单粒级砂样压碎指标值取三次试验结果的算术平均值，精确至1%，取最大单粒级压碎指标值作为其压碎指标值，技术要求应满足表2 的相关规定。

表2 压碎指标

18 种机制砂样品最大压碎指标的平均值为19.8，永州市S2 最高达到33，常德市S17 最低仅为4。其中Ⅰ类砂占比55%，共计10 个样品；Ⅱ类砂占比17%，共计3个样品；Ⅲ类砂占比17%，共计3 个样品；不合格品占比11%，仅有2 个样品。从地区上看，衡阳市机制砂坚固性较好，所收集3 个样品均为Ⅰ类砂，而永州市和湘潭市机制砂坚固性较差，均出现有不合格样；总体上看，湖南地区机制砂压碎指标合格率高达89%，55%属于Ⅰ类砂，机制砂坚固性较好，但压碎指标的标准差为8.3，机制砂压碎指标波动较大。

1.3.3 机制砂表观密度、堆积密度和空隙率

本项目参照GB/T 14684-2011《建设用砂》中的标准检验方法对所搜集湖南地区机制砂进行测定，规定机制砂的表观密度不小于2500kg/m3，松散堆积密度不小于1400kg/m3，空隙率不大于44%。

湖南地区机制砂的表观密度平均值为2680 kg/m3，堆积密度平均值为1660kg/m3，空隙率平均值为38%，样品合格率为94%，仅有一组不合格样为岳阳市S8 号样品，其表观密度小于2500kg/m3。

1.3.4 机制砂MB 值、石粉含量和泥块含量

本项目参照GB/T 14684-2011《建设用砂》中的标准检验方法对所搜集湖南地区机制砂进行测定，当机制砂的MB 值≤1.4 时，石粉含量和泥块含量应符合表3的规定；当机制砂的MB 值＞1.4 时，石粉含量和泥块含量应符合表4 的规定。

表3 石粉含量和泥块含量（MB 值≤1.4）

表4 石粉含量和泥块含量（MB 值＞1.4）

MB 值大于1.4 的占比有50%，共有9 种机制砂0～2.36mm 粒级以泥粉为主，9 种机制砂0～2.36mm 粒级以石粉为主，MB 值的平均值为2.0，最高为岳阳市的S9 试样，高达5.1；最低为衡阳市的S5 试样，仅为0.4，机制砂MB 值波动较大。石粉含量的平均值为6.9%，最高为长沙市的S10 样，高达13.4%；最低为岳阳市的S8，仅为0.63%，机制砂石粉含量波动较大，没有一种样品达到Ⅰ类砂的要求；其中5 个样品为Ⅱ类砂，占比28%；其中4个样品为Ⅲ类砂，占比22%；不合格样占比50%，其中5%为泥块含量超标，28%为石粉含量超标，17%为石粉含量和泥块含量同时超标。

2 结论

通过本实验，得出以下结论：

⑴较大一部分湖南地区机制砂样品化学组成中氧化钙含量偏高，其母岩含有大量石灰石，地区分布上上并未有明显的差异，随机性较大，个体差异偏大，母岩种类较为复杂，生产不均一。

⑵湖南地区机制砂以粗砂为主，平均细度模数高达3.2。大粒径颗粒占比波动大，导致颗粒级配变差，合格率仅有50%，生产工艺尚不成熟。

⑶湖南地区机制砂压碎值合格率高达89%，Ⅰ类砂占比55%，整体坚固性较好。其中衡阳地区机制砂坚固性最好，均为Ⅰ类砂；永州地区和湘潭地区最差，出现不合格样。

⑷湖南地区机制砂的表观密度、堆积密度和空隙率仅有一组不符合GB/T 14684-2011《建设用砂》，合格率高达94%。

⑸湖南地区机制砂MB 值超过1.4 的占比达到50%，石粉含量和泥块含量不合格率高达50%，石粉含量波动较大是导致这一结果的主要原因。

⑹湖南地区机制砂轻物质含量、硫化物及硫酸盐含量和有机物含量均能满足GB/T 14684-2011《建设用砂》中相关规定，饱和面干吸水率未出现有明确的地域差异，均在正常工程范围要求内。