改善机制砂品质提高混凝土性能试验研究

范吉宝（新疆天山筑友混凝土有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 8300001）

改善机制砂品质提高混凝土性能试验研究

范吉宝（新疆天山筑友混凝土有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 8300001）

随着新疆多项建筑事业的飞速发展，商品混凝土用量日益增多，作为占混凝土总量80%左右的砂石料用量也越来越大，天然的资源已经不能满足这种社会需求，并且我国环保要求越来越高，很多地区禁止开采天然砂石，为了解决这个问题，天山筑友公司于2012年6月新建了20万m3用机械破碎卵石生产机制砂的生产线，并于当年8月投入生产，根据天山股份公司的要求，天山筑友公司进行改善机制砂品质提高混凝土性能试验研究，通过试验对颗粒级配进行调整，选择较为合理的级配、最终达到使混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性等和易性处于最佳或良好状态；使各项力学性能满足设计与施工要求，同时还应取得良好的经济与社会效益。

机制砂；混凝土；性能试验；应用

根据2012年10月天山股份公司商混管理部与天山筑友公司对本公司下达的机制砂有关项目的试验任务，本公司立即组织安排相关技术人员开展了此项工作，重点对天山筑友公司砂场生产的机制砂进行了试验与分析。在实验室进行人工筛分、分级，然后再进行调整，由Ⅰ区的细度模数μ=3.3～3.4的粗砂，配制成Ⅱ区的细度模数μ=2.9、μ=2.5和μ=2.3的中砂，再由这种砂与天然水洗砂按1:1比例进行胶砂流动度、3d/28d胶砂强度以及通过配制好的混合砂进行C30混凝土和易性和抗压强度试验。

1 试验用的材料和检测结果

1.1 原材料检验结果

表1 水泥检验结果汇总表

表2 粉煤灰检验结果汇总表

表3 矿粉检验结果汇总表

水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂、水洗砂、卵石、混凝土外加剂等原材料的各项检验结果均符合相关规范或满足试验需要的要求，具体检验结果详见表1-表6。

表4 砂检验结果汇总表

表5 卵石检验结果汇总表

表6 混凝土外加剂检验结果汇总表

2 砂的试验结果

2.1 天然水洗砂

多年来，乌鲁木齐混凝土搅拌站均采用天然水洗砂，由于资源受到一定限制，砂场为了多出砂，筛孔多采用8mm甚至孔径更大的筛子，用户购买回的砂子含石较高，最高达35%以上。本次试验的天然砂含石率20.8%，超标10.8%，细度模数μ=3.4，属Ⅰ区粗砂。

2.2 天山筑友机制砂

该砂含石率9.7%，虽未超标，但接近上限，粒径2.36mm的有10%超指标上限，细度模数μ=3.3，600μm累计筛余73.6%，属Ⅰ区上限的粗砂。

2.3 昌吉市水洗机制砂

该砂含石率5.4%，在规定范围内，但粒径2.36mm的超指标，规定11%以上，600μm累计筛余75%以上，细度模数μ=3.5，属Ⅰ区粗砂。

鉴于上述情况，有必要对机制砂颗粒级配进行适当调整。

2.4 机制砂颗粒级配调整试验

通过对机制砂颗粒分级之后，经过反复调整，直至使其符合Ⅱ区中砂。本次试验共配制细度模数μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9三种。再用这种与天然砂1:1组合进行试验。试验结果如下（具体试验结果详见表7）。

1）μ=2.3机制砂与μ=3.4、μ=3.3两种天然砂分别按1:1和1:0.95比例进行对比试验；

2）μ=2.5机制砂与μ=3.4、μ=3.3两种天然砂分别按1:1和1:0.95比例进行对比试验；

3）μ=2.9机制砂与μ=3.4、μ=3.3两种天然砂分别按1:1和1:0.95比例进行对比试验。

2.5 含水量7.6%和9.4%的昌吉水洗机制砂分别与天山筑友水洗机制砂进行对比试验。

3 胶砂试验结果

按GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》与GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》标准对天然水洗砂、机制砂及将机制砂通过人工调整配制成Ⅱ区细度模数μ=2.3、μ=2.5和μ=2.9的中砂进行胶砂流动度和胶砂强度试验，与用ISO标准砂的胶砂流动度和胶砂强度进行比较。另外，选择μ=2.3与μ=2.9的两种配制砂掺加不同掺量的石粉，在相同条件下进行上述试验。试验结果如下：

1）天山筑友细度模数μ=3.4的天然水洗砂，2.36mm粒径累计筛余达45%以上，粗颗粒多，胶砂流动度最大，为ISO标准砂的108%，其强度接近ISO标准砂。

2）天山筑友细度模数μ=3.3的原状机制砂，粗颗粒多，2.36mm粒径累计筛余也在45%以上。但由于150μm以下的颗粒较多，比表面积增大，需水量较大，相同用水量其胶砂流动度仅为ISO标准砂的78%，但胶砂强度均高于ISO标准砂。

3）昌吉原状水洗机制砂：筑友天然水洗砂按1:1比例且不掺石粉，胶砂流动度为ISO标准砂的83%，强度为ISO标准砂的90%-95%，胶砂流动度略高于天山筑友，但胶砂强度比天山筑友低20%。

4）细度模数μ=2.3的配制砂（不含石粉），同样因细颗粒多，比表面积大，需水量也大，其胶砂流动度仅为ISO标准砂的59%；胶砂强度较低，仅为ISO标准砂胶砂强度的51%-65%。掺入石粉的胶砂流动度和胶砂强度虽有所改善，但效果不理想。

5）细度模数μ=2.9的配制砂，胶砂强度均高于ISO

标准砂，但胶砂流动度为ISO标准砂的81%，但胶砂抗折强度、抗压强度均超过ISO标准砂。

表7 各类砂颗粒级配试验结果汇总表

表8 胶砂性能试验结果汇总表

6）针对上述情况，细度模数μ=2.9的配制砂较为理想，于是，我们重点选用细度模数μ=2.9的机制砂与天然水洗砂按1:1比例并掺入4%、6%、8%的石粉进行试验，试验结果表明，用这种砂（简称混合砂）在用水量等相同情况下，胶砂流动度、胶砂强度比不掺石粉的砂还好，其各项性能均接近甚至超ISO标准砂的各项性能。

7）对昌吉湿机制砂，即刚从砂场拉回的水洗湿砂，其含水7.6%和9.4%的胶砂流动度和胶砂强度的试验结果很不理想，流动度很大，为238mm和277mm，但强度却大幅度降低，3d与28d抗折强度仅达ISO标准砂的29%和55%，3d与28d抗压强度仅达ISO标准砂的37%和42%。

表9 2012年机制砂品质改善C30试配试验结果汇总表

以上试验用水量均为225mL（除湿机制砂），有不少胶砂流动度与ISO标准砂流动度相差较大。于是考虑，用水量增加为290mL，重复上述试验。因用水量加大，流动度大幅度增加，有的甚至达ISO标准砂的147%，由于水量加大，水灰比自然随之增加，因此，胶砂强度也就大幅度降低，28d最低强度只有ISO标准砂的42%，此项试验意义不大，未再继续下去。具体试验结果详见表8。

4 混凝土性能试验结果

通过改变机制砂的级配，掺入不同掺量的石粉，进行胶砂流动度和胶砂强度试验结果，初步选定机制砂Ⅱ区细度模数μ=2.9的中砂与Ⅰ区细度模数μ=3.3的粗砂按1:1比例混合成Ⅱ区细度模数μ=3.1的粗砂为重点，进行混凝土和易性和混凝土强度试验。以此与其它砂的混凝土性能进行试验比较。

本次试验由于时间紧，只选C30强度等级混凝土进行代表性试验，其条件是水泥、掺合料、砂及砂率、石、外加剂、水等均不变，只改变石粉掺量，石粉掺量为0、2%、4%、6%、8%五个配比配制的混凝土与其它砂配制的混凝土和易性及抗压强度进行比较，其试验结果详见表9。试验结果对比以天然水洗砂28d抗压强度为基准。

用配制的混合砂（掺与不掺石粉，或掺量2%～8%）配制的混凝土，其抗压强度均高于天然砂配制的混凝土，掺2%石粉与不掺石粉的7d与28d混凝土抗压强度基本接近。而28d抗压强度较天然砂混凝土强度高达143%。而且混凝土拌合物的和易性(流动性、粘聚性、保水性等)均优于其它所有的混凝土。

5 结 语

1）细度模数为2.9的配制砂与天然砂按1:1比例的混合砂，使用效果较佳。

2）由于此种机制砂的粒型较差，筛分有部分公称粒径4.75mm、2.36mm及1.18mm的累计筛余不合格，因此机制砂的空隙率较大，造成混凝土所需的砂浆较多，富余的砂浆变少，混凝土和易性会变差。建议用机制砂生产混凝土时，适当提高胶凝材料，严格控制混凝土出厂检验及施工现场跟踪，确保混凝土性能能够满足施工要求。

3）针对筑友砂场加工生产的机制砂颗粒级配结果，建议砂场在机制砂生产流程中，考虑采用机制砂按颗粒不同粒径分仓计量，按比例配合后出成品

Experimental study on improving quality of machine-made sand and improving concrete performance

With the rapid development of Xinjiang construction industry,commercial concrete dosage increasing, as for about 80% of the total amount of sand stone concrete is more and more big,natural resources cannot satisfy the needs of society,and China’s environmental protection have become increasingly demanding,many areas prohibit the exploitation of natural sand,in order to solve this problem, the Tianshan building friends of the company in June 2012 200 thousand new m3 pebble production mechanism sand crushing machinery production line, and put into production in August of that year,according to the company requirements of Tianshan,Tianshan zhuyou company to improve mechanism of sand quality study on improving the performance of concrete, through the test to adjust the grading, grading, select a more reasonable reach the fluidity,viscosity of concrete mixture concentration,water retention and easy in the best or the good condition;The mechanical properties meet the requirements of design and construction,and at the same time, good economic and social benefits should be obtained.

Machine-made sand; concrete; performance test; application

TU502.6；TU528.041

A

1003-8965（2017）05-0101-05