机制砂特性及其在混凝土中的应用分析与阐述

钟华金（福建亿昇建材有限公司）

机制砂特性及其在混凝土中的应用分析与阐述

钟华金
（福建亿昇建材有限公司）

机制砂属于一种中粗砂，是粒径小于4.75mm的岩石颗粒，细度模数在2.6mm到3.6mm之间。目前，高性能混凝土中一般都含有机制砂，这种混凝土的英文全称是High performance concrete，经常被简写成HPC，其耐久性、稳定性、柔韧度与强度在机制砂的作用下更为良好。本文将简单介绍机制砂及其特性，并浅析机制砂在混凝土中的运用。

机制砂；特性；高性能混凝土

机制砂这种粒径小于4.75mm的岩石颗粒属于中粗砂，主要是由出土处理、磨碎、筛分制砂等程序制作而成。它和天然砂不同，大多呈砂片状颗粒，稳定性良好。在混凝土中，机制砂一般都被配成了砂浆以稳定混凝土的结构。但是，我国的机制砂在混凝土工程的应用中尚且存在一些必须解决的问题，像机制砂中的石粉含量控制，机制砂的加工工艺与质量控制等。本文将系统论述这些问题，并从控制好机制砂中的石粉含量；提高加工技术；确保机制砂的生产质量，做好混凝土的质检工作等三个方面来探讨机制砂在混凝土中的运用方案。

1　机制砂及其特性

机制砂是一种粒径小于4.75mm的岩石颗粒，它属于中粗砂，其基本生产流程是从矿石、鹅卵石、尾矿中提炼集料并磨制成砂。其中，用矿石磨制的机制砂质量优、稳定性高，但是数量很少，而且矿石非常珍贵，用矿石磨制机制砂缺乏经济性；用来生产机制砂的鹅卵石大多来自河道，裹挟着大量的泥沙和天然砂，磨制出来机制砂质量参差不齐，数量也不多；从严格意义上来讲，用尾矿生产的机制砂是从尾矿中的生石灰、碎石块加工而成的，经过筛分以后的机制砂质量差别较大，石粉含量较高，颗粒较大，表面不如天然砂细腻。目前，在配置混凝土时都会添加机制砂，特别是适用于大型建筑工程与路桥工程的高性能混凝土，这种混凝土的英文名是High performance concrete，经常简写成HPC，不仅在耐久性、稳定性、柔韧度与强度方面具有独特的优势，而且比使用普通混凝土更为经济实惠。高性能混凝土含有砂浆、石灰石、粘土、石膏粉和煤粉。其中的砂浆就是由机制砂配置而成的，其结构非常稳定坚固，维护了高性能混凝土的耐久性与稳定性。石灰石又称为生石灰（quicklime）或者氧化钙（calcium oxide），是一种无机化合物，一般呈现为白色或者浅灰色块状，在灰浆、熟石膏、水泥中占有重要比例。粘土（clay）是直径小于0.005毫米的土质颗粒，属于含水铝硅酸盐，将粘土加入到高性能混凝土可以防渗水。石膏粉由石膏（gypsum）磨制而成的，是一种具有重要实用价值的硫酸盐矿物，主要成分是水硫酸钙，用做建筑材料可以有效确保建筑质量。在高性能混凝土中添加煤粉可以提高混凝土的粘合性与稳定性。

2　机制砂在混凝土中的应用问题

2.1 机制砂中的石粉含量控制不当

高性能混凝土的砂浆是由机制砂配置而成的，机制砂中含有适量的石粉方能维护混凝土的稳定性和柔韧性，但是，机制砂中的石粉含量往往很难把握。部分机制砂加工企业不是特别注重石粉的添加，严重影响机制砂的质量。

2.2 机制砂的加工工艺有待提升

据专家研究，我国企业加工机制砂的机械设备远远落后于美国，自动化技术含量较低，在提炼集料时很难充分汲取矿石、鹅卵石、尾矿中的砂质原料，造成了不必要的资源浪费，在一定程度上减少了机制砂的生产数量，不能为混凝土提供充足的优质机制砂。其次，鹅卵石一般都带有天然泥沙，加工机械设备不会自动过滤这种天然泥沙，导致机制砂的稳定性降低。

2.3 机制砂的质量难以保证

多数加工企业在机制砂生产完毕后不注重对机制砂的质量检测，没有严格检验机制砂的稳定性、粘结力和石粉参数比，很少给机制砂添加适当的粉煤灰，导致机制砂的质量没有保证。另外，企业一般都是直接把刚生产出来的机制砂掺入混凝土中，也没有对混凝土的结构密度、粘结力和防水性能以及抗压强度进行有效的检测。

3　机制砂在混凝土中的应用方案

3.1 控制好机制砂中的石粉含量

在高性能混凝土中加入机制砂之前要控制好机制砂中的石粉含量，需要注意的是，机制砂中的石粉主要是指粒径小于76um而大于16um的小颗粒，而且，石粉的平均力度应该是天然泥沙的4倍。天然泥沙对高性能混凝土的稳定结构有害，给机制砂加入适量的石粉可以弥补机制砂的缺陷，提高混凝土的细骨料质量。因此，要尽量降低机制砂中的天然泥沙含量，将机制砂的石粉含量比控制在3%、5%和7%之间，这样可以有效改善机制砂和混凝土的性能，维护混凝土的结构稳定性。另一方面，为了防止机制砂在开采与加工过程中被掺入天然泥土，需要借助快速检验和亚甲蓝MB值实验对机制砂及其所含的石粉量和其他参数比进行严密的检测。而且，不能使用水洗法来控制机制砂中的石粉含量，这样不仅会造成水资源浪费，而且严重影响机制砂的质量。可以依据国际标准，在配置强度大于C30的机制砂高性能混凝土时将石粉含量控制在10%以内，强度在C20到C30之间机制砂高性能混凝土的石粉含量不能高于15%，强度小于C20的机制砂高性能混凝土的石粉含量应小于20%，这样可以有效维护机制砂混凝土的稳定结构。

3.2 提高加工技术

要运用机制砂来维护高性能混凝土的结构稳定性，必须为混凝土提供大量的优质机制砂，不能用劣质材料来代替机制砂，因此，要提高机制砂的加工技术和机械设备的自动化含量，充分汲取矿石、鹅卵石、尾矿中的优等原料，避免资源浪费，而且要及时过滤鹅卵石的天然泥沙，维护混凝土的稳定性和柔韧性。

3.3 确保机制砂的生产质量，做好混凝土的质检工作

企业在加工好机制砂之后应立即检验机制砂的质量，对机制砂的稳定性、粘结力和石粉参数比进行严格的监测与实验，要给机制砂添加适量的粉煤灰以确保机制砂符合国际标准的要求。其次，要做好掺入机制砂的混凝土质检工作，对混凝土进行热处理、酸处理、碱处理和盐处理实验，并注意观察混凝土在这四种处理工作中的测试结果，热处理的拉伸程度应保持在96%，酸处理不能低于91%，碱处理的拉伸程度应保持在93%，盐处理需控制在95%以上，这样方能保持混凝土的结构密度与不透水性，然后通过预算砂浆与混凝土的粘结强度来检混凝土的防水效果，其粘结强度不能低于98%，这样方能全面确保混凝土的耐久性、稳定性、柔韧度、防水性能与抗压能力符合高性能混凝土的标准。

4　结束语

综上所述，机制砂属于一种粒径小于4.75mm的中粗砂，其细度模数在2.6mm到3.6mm之间，基本生产流程是从矿石、鹅卵石、尾矿中提炼集料并磨制成砂。在混凝土中加入机制砂可以有效提高混凝土的耐久性、稳定性、柔韧度与抗压能力。但是，我国的机制砂在混凝土工程的应用中尚且存在一些必须解决的问题，例如机制砂中的石粉含量控制不当，其加工工艺有待提升，机制砂的质量难以保证等。因此，必须控制好机制砂中的石粉含量，提高加工技术，确保机制砂的生产质量，做好混凝土的质检工作，以维护混凝土的结构稳定性。

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