机制砂及机制砂混凝土应用与探讨

张新冉 邱文会 邱润泽

（1.河南金诺混凝土有限公司，河南许昌 461000；2.卡迪夫大学工程学院，英国 CF24 3AA）

1 机制砂及机制砂混凝土的基本特点

当前时期，许昌地区砂石资源极度紧缺，且价格昂贵。目前市场上最常见的禹州、郏县、宝丰水洗机制砂存在着价格高，含泥量大，含水量不稳定等种种不良因素，造成混凝土出厂质量把控难度极大。市面上水洗机制砂细度模数一般在3.0~3.9，含泥量在10%~20%，普遍存在颗粒偏粗，颗粒分布是两头多中间少，即粗颗粒（2.36mm以上）和细颗粒（0.15mm以下）较多，中间颗粒（尤其是1.18～0.3mm之间）较少。

2 机制砂及机制砂混凝土应用的基本概述

2.1 应用影响剖析

2.1.1 混凝土工作性能剖析

与传统混凝土相比，机制砂混凝土在一定程度上材料特性差异较大，粒径在75μm以下的石粉含量控制在10%，与传统混凝土应用效能相比，机制砂混凝土的使用能有效地调控混凝土集料，在降低骨料需水量的同时，还保障了工程整体性能，为预期施工作业目标的达成奠定了良好基础。

2.1.2 混凝土抗性影响剖析

相比传统天然砂混凝土，机制砂混凝土在使用过程中，石粉能发生水化反应，由此在洗出晶体的同时，还极大地降低了工程施工作业成本，为预期施工目标的达成奠定了良好基础。与此同时机制砂中的石灰石粉细度越大，活性效应越明显，通过增大机制砂细度，能在不断提高混凝土抗性强度的同时，保证混凝土结构的耐久性。

2.1.3 体积稳定性影响剖析

在弹性模量方面，机制砂混凝土远高于天然砂混凝土，究其原因主要是因为在砂浆中，机制砂可充当骨架，由此在稳定水泥石的同时，能增大粘结度，规避粘结面孔隙产生的同时，增强了水泥石强度，但不可否认的是，并非机制砂含量越高体积越稳定，通常来讲当石粉含量为12%时，机制砂混凝土的收缩率最大，超过12%时干缩率有所减少。

2.2 应用问题剖析

由于水洗机制砂的级配差，无法满足《建筑用砂》中级配2区的技术指标，如果按现行配制参数生产全机制砂混凝土和易性会不好，易于离析泌水，难以满足泵送混凝土要求。同时由于水洗机制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍较高，从而导致机制砂混凝土和易性较易出现极端情况。砂率稍小，就容易出现离析泌水现象，砂率偏大时则表现为粘性过大，流动性显著降低，坍损严重，有的试配混凝土出机状态尚可，几分钟内便失去流动性，对外加剂的缓凝组份提出更高的要求，增加了单方混凝土的材料成本。

2.3 优化对策剖析

根据其特点，经过大量的试配，现在混凝土公司基本的做法是：将市面上存在的水洗机制砂与特细砂（天然细砂细度模数0.4~0.9，含泥量5%~7%，泥块含量在1%~3%）联合按质量比例（水洗机制砂：细砂比例大致为1：1~4：1之间）应用于混凝土实际生产中。就目前来看，在现阶段机制砂以及机制砂混凝土应用率以及应用范畴持续增加的新市场经济常态下，为从根本上确保应用效益的最大化发挥，基层产业机构和相关部门，还需做好如下工作，即：

2.3.1 提高对机制砂中石粉含量的关注度

通过上述分析可知，在当前机制砂以及机制砂混凝土应用过程中，石粉量对于应用性能的影响力是十分巨大的，根据大量调研数据分析可了解到，机制砂中的石粉粒径一般在是泥粒径的四倍，适量的石粉在提高混凝土作业性能的基础上，还有效地提高了工程施工质量，在进行选择时，为确保预期施工作业目标的达成，施工单位要尽量选择含量在石粉含量4%~8%之间的机制砂。

2.3.2 调整对混凝土配合比设计的思路

与天然砂相比，机制砂的配置方案与其存在显著不同，而为了从根本上提高工程整体施工质量和施工效益，在进行配合比设计过程中，施工单位需尽量将水灰比放大0.05，以此在提高混凝土强度的基础上，保障工程施工质量。在配置作业过程中，基层产业机构和相关部门还必须全面了解全面的了解各个成分的性能以及作用，由此在保证方案设计合理性、科学性和有效性的同时，推动产业的进一步发展。

2.3.3 不断优化工程施工作业工艺

机制砂的生产方式是多种多样的，因此也导致了不同区域机制砂粒级、颗粒形状以及石粉含量各不相同，在工程施工作业过程中，为确保预期施工作业目标的达成，施工单位工作人员需根据当地机制砂特点，采取适合的制备方式，以此在确保混凝土制备质量的同时，为预期施工目标的达成创造良好条件。

3 全机制砂试配情况以及突出问题

在当前原材料形式和市场价格情况下，根据使用我公司建材机制砂（干法制砂）试配和实际使用情况来看，通过新型规范、规模化产出的机制砂具有以下特点：规模生产，成本低廉；含粉可控，不含泥、不含水以及混凝土状态良好，成型后强度高，且有较大的降低粉料成本潜力。经大量调研数据分析可知，配制的全机制砂混凝土的工作性、收缩变形性能与同配比天然中砂混凝土的工作性相差不大，混凝土力学性能、抗渗性能和抗碳化性能略优于市面水洗机制砂混凝土。因此使用机制砂（水洗机制砂或干法制机制砂）来生产预拌混凝土是完全可行的。但与此同时不可否认的是，一方面市面机制砂生产厂家生产规模参差不齐，有些是小作坊模式，缺乏统一的市场监管，同时为追求最大利润，产品质量标准自己说了算以及一方面环保大型制砂生产线的投资较大，近年来一些集团公司先后投入的环保干法机制砂生产线，虽能够生产出满足要求的混凝土用砂，然而由于市场竞争因素的影响，制出的机制砂品质虽优于水洗机制砂，却无法满足全机制砂生产混凝土的需要等问题的存在，导致工程整体施工质量难以取得预期施工作业目标，工程整体施工效益也由此受到了一定影响。

4 结语

简而言之，随着近年来城乡一体化建设进程的不断加快，工程项目规模和数量在持续增加的同时，为达到预期的施工作业目标，将机制砂以及机制砂混凝土应用到工程施工作业中，是现阶段推动国民经济进一步发展的重要战略手段，也是行业未来发展的必然趋势，虽然就目前来看，符合或者接近使用标准的机制砂几乎不存在，加之与机制砂联合使用的细砂、特细砂的缺乏，给现今的混凝土用砂造成极大的困难，为此除了迫切希望政府通过相关政策鼓励和引导及行业部门监管，逐步改变现状，为预拌混凝土用砂（全机制砂生产）创造有利条件外，基层产业机构和相关主管部门也需建立系统化研究体系，为机制砂在混凝土行业中应用效益的最大化发挥奠定良好基础。