机制砂的质量控制及在混凝土中的应用

2011-06-13杨国飞

山西建筑 2011年34期

杨国飞

1 概述

机制砂是指由岩石经爆破破碎、机械破碎，再经筛分后粒径在5 mm以下的大小不同的颗粒。按照2002年2月1日实施的国家标准GB/T 14684-2001建筑用砂的定义，机制砂属于人工砂的范畴。也就是说随着社会经济的迅速发展，在全国各地加强了环境、资源的保护，对河砂开采进行规范限制，特别是一些地区根本就没有拌制混凝土用合格的天然中粗河砂的情况下，机制砂大量的生产和使用已经成为大势所趋。

潞安集团公司后勤中心承担建设的潞安集团采煤沉陷区治理项目，是国家为解决国有大型煤炭企业中老矿区地面沉陷造成的原有居民的住房问题和环境破坏等问题而出资兴建的惠民工程。在其中一些室外工程和路面硬化中广泛应用了机制砂，取得了比较好的工程质量效果，同时实现了成本的有效控制和节约。

2 机制砂的主要技术指标和试验检测

2.1 机制砂的主要技术指标

机制砂技术指标主要包括:颗粒级配(细度模数)、泥块含量、石粉含量(含亚甲蓝试验)、压碎指标、有害物质、母岩抗压强度、表观密度、堆积密度、空隙率、碱集料活性等。其中前四个指标为常规检验项目，每200 m3试验一次;后六个指标为非常规检验项目，一般每半年试验一次。其技术要求见表1。

表1 机制砂的技术要求

机制砂和天然砂的主要技术指标情况见表2。

表2 机制砂和天然砂的主要技术指标

2.2 主要技术指标生产控制技术

1)颗粒级配(细度模数)。机制砂级配较差，细度模数较大。主要是由于2.36 mm的累计筛余率和0.075 mm的通过率较大。因此要控制机制砂的级配与细度模数关键在于对最小级振动筛筛孔尺寸以及除尘(洗砂)强度的调整。筛孔尺寸的调整可靠更换振动筛网完成，除尘(洗砂)强度的调整可靠调节风力(水流量)完成。实践证明，最小级振动筛筛孔尺寸为3.5 mm时，生产的机制砂的细度模数一般在3.4以内，级配满足标准要求。2)石粉含量。机制砂在生产过程中，不可避免地附有少量颗粒小于0.075 mm的石粉。按天然砂质量标准，小于0.075 mm颗粒定义为泥，而对泥的含量限制是非常严格的。机制砂中的石粉显然与泥不同，大量试验研究与工程应用实践表明:机制砂中含有一定量的石粉对改善中低强度等级混凝土的工作性有较大的帮助，对混凝土强度几乎没有影响。但石粉含量较高时，对配制高强混凝土有不利的影响。所以如何去除和控制机制砂中多余的石粉是机制砂生产的关键技术之一。目前采用的方法主要有干法收尘和湿化水洗。干法收尘是选用收尘效果好的收尘器，并根据机制砂中石粉含量的要求，确定收尘器的工况参数，但此法只适用于生产Ⅲ类机制砂。机制砂水洗去粉是生产优质机制砂的关键技术，但需要注意节水和环保。3)泥块含量。机制砂中的泥块主要是由块石夹带泥土而来。控制机制砂中的泥块含量，须做好以下工作:开采矿山时应清除干净表面植被和泥土;在块石装卸过程防止泥土混入;当块石中混有较多泥土时应人工拣出;块石应通过振动喂料机，进一步筛除泥土。4)压碎指标。机制砂的压碎指标用于衡量机制砂在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，以评价其在工程中的适用性，是间接表达机制砂坚固性的一个重要指标。压碎指标直接影响所配制混凝土的强度，特别是对于高强度混凝土影响最大。颗粒形状较好的机制砂压碎指标值一般在20%～25%范围内，机制砂中的针片状含量对压碎指标值最敏感，非专业机制砂场生产的颗粒针片状较多的机制砂压碎指标值一般都在30%以上，甚至更高。拌制普通混凝土应采用压碎指标值在30%以下的机制砂。生产控制措施主要是选择母岩抗压强度高、岩体完整性较好的岩石来制砂。

3 机制砂在混凝土中的应用

3.1 机制砂拌制混凝土的和易性能

用天然砂拌制的低强度等级混凝土，因水泥用量较少和混凝土中细粉料含量不足，混凝土的和易性能相对较差。当用机制砂拌制混凝土时，由于机制砂中粉末较多，机制砂中的粉末恰好弥补了这种不足。粉末不但改善了混凝土和易性，而且粉末吸水，把水贮存起来，减少了拌合物的泌水，粉末的浆体还正好弥补了机制砂表面粗糙的缺陷，减小了砂石之间的摩擦，改善了低强度等级混凝土拌合物的和易性。但随着粉末含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，而且拌合物变的干稠，强度也不能保证，因此机制砂中的粉末含量必须加以控制。