建筑用人工砂在混凝土中的应用

李玉印 李玉海 魏冬辉

GB/T 14684-2001建筑用砂是在建筑市场发展和环境保护的迫切需要下,参照国际标准和国内多年科研与生产实践,在GB/T 14684-1993建筑用砂的基础上修订而成,修订的重要内容就是增加了人工砂,规定了人工砂的定义、技术要求及检验方法。本文介绍了我公司研究应用人工砂的情况。

1 原材料状况

焦作地处太行山南麓的冲积平原之旧。早在二十世纪七八十年代时,建筑用砂多采用辉县境内的埋于地下的山砂,由于砂源供应量有限,及近几十年建筑量的增加,故很快使用殆尽,进入20世纪末期及21世纪初,焦作地区以至于新乡地区都在采用河南南部地区出产的河砂。尽管在20世纪90年代,焦作地区也曾经尝试采用石料厂的下脚料——石粉经水冲洗后耐形或石硝(当地叫水洗砂),但终究由于该砂料型差,而较难应用于混凝土中,故没有得到广泛的应用。

随着GB/T 14684-2001建筑用砂的颁布实施及用石子制作砂的专用设备的研制及推选应用,人工砂——即用特制设备将碎石加工成符合GB/T 14684-2001建筑用砂要求的强骨料,便得到广泛的应用。焦作地区及与之相邻的洛阳、济源、新乡等地区也都纷纷建立各个人工砂厂,使人工砂这种新的砂品种在缺砂地区得到了广泛的发展和推广应用。

目前焦作市生产的机制砂,外观呈青灰色,粒形为不规则多边形,表面粗糙,棱角尖锐,外表看石粉含量大,但新标准出台前将机制砂的石粉含量与天然砂的泥含量同等看待和控制,迫使生产企业不得不水冲洗后销售。其细度模数2.9～3.3之间属中粗砂,多数属粗砂,压碎指标接近30%,基本符合Ⅲ类的要求。我公司在应用过程中,又掺入30%的特细砂,其颗粒级配如表1所示。

表1 焦作市人工砂颗粒级配表(累计筛余) %

2 配合比设计

2.1 设计依据

设计依据:JGJ 55-2000普通混凝土配合比设计规程。

2.2 配合比设计实例

配合比设计实例见表2。

表2 配合比设计实例

3 应用

人工砂先后在焦作地区混凝土搅拌站、焦作市三维广场工程、焦作市政府办公楼工程及焦作市森林半岛住宅小区等工程中应用。

3.1 力学性能

力学性能满足GBJ 107-87混凝土强度检验评定标准的规定要求,现以2009年焦作市亿建混凝土搅拌站(C30)为例,其混凝土强度评定如表3所示。

因为 mfcu＞[mfcu],fcu,min＞[fcu,min],所以该批混凝土评定为合格。

其中,n为一个验收批混凝土试件的组数;λ1,λ2均为合格判定系数,按GBJ 107-87第4.1.3条取用;Sfcu为同一验收批混凝土立方体抗压强度标准差,N/mm2;mfcu为同一验收批混凝土立方体抗压强度平均值,N/mm2;fcu,k为混凝土立方体抗压强度标准值,N/mm2;fcu,min为同一验收批混凝土立方体抗压强度最小值,N/mm2。

表3 28 d混凝土强度评定表

3.2 经济效益

南阳、信阳黄砂平均价格为80元/m3,人工砂的平均价格为38元/m3,按每立方米混凝土平均用砂0.4 m3计算,每立方米可降低成本16.8元。焦作市亿建混凝土搅拌站年产20 000余立方米,年增经济效益33.60万元;搅拌站每年现浇混凝土 4万m3左右,年增经济效益67.2万元左右。

4 应注意的几个问题

1)人工砂与天然砂相比,与水泥的粘结性较优,但其和易性较差,应在提高和易性方面采取措施:a.颗粒级配应符合级配区的要求,可通过改进厂家生产工艺或加入部分天然砂,构成混合砂来达到。b.人工砂中的石粉不同于天然砂中的泥(含泥量有害无益),而且其颗粒组成主要在0.16 mm～0.75 mm之间,适量的石粉完善了特细骨料的级配,因而改善了混凝土和易性,提高了密实性,从而提高了混凝土的综合性能。c.使用外加剂。2)焦作地区人工砂的压碎指标仅符合Ⅲ类砂的要求,因而要配制高、中等级混凝土时,人工砂生产企业应改进破碎等生产设备及工艺。

5 结论与建议

1)人工砂在建筑业推广应用,不仅能满足混凝土质量及发展的要求,而且其环保及社会经济效益明显,值得大力推广。2)人工砂的推广应用必须以保证人工砂的质量为前提,为此,人工砂生产企业应具有必要的质量保证措施,并出具出厂检验报告及合格证。3)施工企业在目前应用的基础上,加大应用力度,特别是天然资源缺乏的地区,力争在较短时间内将人工砂应用到各种混凝土中。

[1] GB/T 14684-2001,建筑用砂[S].

[2] JGJ 55-2000,普通混凝土配合比设计规程[S].

[3] GBJ 107-87,混凝土强度检验评定标准[S].

[4] 宋 宝,解佳飞.人工砂石及其混凝土性能试验研究[J].山西建筑,2009,35(13):156-157.