机制砂在混凝土生产中的应用研究

王爱华

(陕西宏图商品混凝土有限公司，陕西 咸阳 712000)

0 引 言

为实现对河砂资源的合理利用，避免发生过度开采、滥采现象对周围生态环境造成影响，有关部门对应用机制砂提出了明确的要求。在部分地区，由于没有混凝土生产所需要的合格的天然河砂，因此在一定程度上限制了混凝土的生产效率[1]。基于此，开展机制砂在混凝土生产中的应用研究是十分有必要的。

1 机制砂质量现状及混凝土生产中存在的问题分析

1.1 机制砂质量现状

与其他材料相比，机制砂的累积筛余率和通过率均超过一般材料的2.5倍，细度模数与一般粗砂相比更大，在其批量生产的过程中具有更高的稳定性。机制砂的质量在一定程度上取决于其中的石粉含量、颗粒形态、级配、软弱颗粒含量、MB值等。目前机制砂呈现的问题是两头颗粒多、中间颗粒少且粒型形态不规整等特点。针对300μm的筛余会呈现出明显的增加，并且筛余出的物质均呈现出明显的三角形分布形式，整体表面粗糙，局部存在较为尖锐的材料[2]。

选择某施工项目使用的机制砂及河砂进行抽样，并对比两种材料的筛余结果,见表1。

表1 两种材料筛余结果对比表

由表1中的筛余结果可以看出，机制砂与河砂相比在几种公称粒径下均有着更高的筛余率。与其他天然河砂相比，机制砂在配比、养护的过程中均有着相同的条件，机制砂的配置会使得材料的坍落度出现明显的下降，并且材料的抗压强度更高。在保持坍落度不变的情况下，生产需要增加大量的水。但在不增加水泥用量的前提下，水胶比会逐渐变大，通常情况下生产出的实测强度并不会出现降低的问题。

1.2 混凝土生产中存在的问题分析

当前，传统混凝土生产中存在的问题主要包括坍落度不稳定、缓凝现象严重、泵送性差以及需水量大等。存在的问题具体体现在：混凝土在生产过程中，存在超出允许偏差范围的情况。产生这一问题的主要原因是搅拌的过程中，其称量精度没有达到要求，搅拌时间过短，或存在水泥混仓存放、混合使用的问题。混凝土生产时还会出现生产产品强度不合格问题，其主要原因是混凝土的强度离散性加大，养护不及时等。需水量大的主要原因是在混凝土生产过程中，传统生产方式中采用的河砂材料需要通过大量引入水分才能保证其完全混合均匀，因此造成了大量水资源的浪费。

2 基于机制砂的混凝土生产方式设计

2.1 基于机制砂的混凝土拌制配合比控制

生产混凝土时，主要将砂石材料看作是混凝土的骨架，而其他材料，例如胶凝材料、细粉等，则被看作是混凝土骨架的填充物。为保证混凝土生产质量，需要对混凝土生产配合比进行控制，以此提高在搅拌过程中混合物的和易性。基于机制砂的混凝土拌制配合比控制可通过增加配合比砂率和控制出厂坍落度两个方面进行控制。

通过增加混凝土混合材料中的细集料比例，控制配合比的砂率，将混凝土中段砂与石粉材料投入量增加，有利于填充在集料配置过程中产生的孔隙，以此实现对拌制配合物的流动性提升。针对混凝土拌制过程中出现的砂石料与浆体分离问题，在实际生产过程中，采用较低坍落度能够有效改善混凝体的和易性。在实际生产过程中，对以往搅拌时间进行延长，增加6～15 s,可以大幅度降低混凝土的沉降现象[3]。在运输过程中，可按照5.5～7.5 r/min的转速，进行多次旋转，每次转动时间应超过3 min，以此解决在运输过程中的沉降和抓底现象。在机制砂中间段位置混凝土拌制配合比较少，而小于0.3 mm的细颗粒较多。因此将两种材料按照相应的比例进行配备，以改善集料级配不连续的问题。在实际生产过程中，通过控制二者的配合比，可生产和易性更强的混凝土材料。

2.2 机制砂砂率调整

利用机制砂和河砂对机制砂的砂率进行调整，除上述两种材料外，还需要添加P.O 42.5等级的水泥、21 d强度为36.5 MPa的F类二级粉煤灰，并采用细度在13.5%的需水量比。将机制砂按照表2中的标准进行配合。

表2 机制砂配合比标准

根据表2中的机制砂配合比，在实际生产中选择所需标准进行配备。表3为上述机制砂配合比强度及性能表现。

表3 机制砂配合比强度及性能表现

在进行机制砂配合过程中，砂细度应当小于原始配合比时砂率下调量，并按照公式(1)计算得出相应的配合比砂率。

βs=β0+(μf-μ0)×10/100

(1)

式中：βs为调整后的机制砂配合比砂率，%；β0为调整前的机制砂配合比砂率，%；μf为砂细度模数；μ0表示机制砂配合比砂细度模数。按照公式(1)计算结果，完成对机制砂砂率的调整。

3 实验论证分析

为进一步验证本文提出的基于机制砂的混凝土生产方式比传统生产方式应用效果更好，以某施工项目作为实验背景，该项目中共需要混凝土材料1 000 kg，分别利用本文生产方法和传统生产法方式，各完成500 kg混凝土材料生产任务，比较两种生产方式的需水量。为保证实验的公正性，在选择除机制砂以外的材料时，保证两种生产方式配合比均相同。两种生产方式的各材料配合比要求见表4。

表4 两种生产方式各材料配合比要求

将两种生产方式生产过程中的数据进行记录，并将实验结果绘制成对比图，如图1所示，以便进行清晰对比。

由图1中的实验结果可以看出，同样完成500 kg混凝土材料的生产，本文生产方式的需水量明显低于传统生产方式的需水量。因此，通过实验证明，本文提出的基于机制砂的混凝土生产方式更符合当前混凝体生产厂对生产过程中降低需水量的要求，保证水资源的有效利用，为混凝土生产厂带来更高的经济效益和社会效益。

图1 两种生产方式实验结果对比图

4 结束语

针对采用传统混凝土生产方式生产出的材料所具有的和易性不强、自密实性能差、砂率难控制等问题，开展基于机制砂的混凝土生产方式设计，提出一种全新的混凝土生产方式，有效降低了生产过程中的需水量，让混凝土的生产更加绿色、环保。