孤山航电枢纽工程机制砂与天然砂掺配工艺研究

李学东 王亨泰

摘要：为了使孤山航电枢纽工程机制砂与天然砂掺配后的混合砂细度模数满足规范要求，通过掺配试验及检测，调整了机制砂和天然砂的掺配比例，并按2∶1，3∶1，4∶1的配比进行试验检测。结果表明：机制砂和天然砂按3∶1掺配后，混合砂细度模数控制在2.67～2.80之间，细度模数满足规范要求，混合砂细度模数处于受控状态，证明该工程机制砂和天然砂掺配工艺是可行的。

关键词：

机制砂； 天然砂； 掺配技术； 孤山航电枢纽工程

中图法分类号：TV43

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.016

文章編号：1006-0081（2023）S1-0054-03

0 引 言

砂是混凝土的重要组成材料。目前，国内外机制砂和天然砂的掺配使用，均未对其经济性进行分析比对。楚学勇等［1］通过将机制砂与天然砂按比例掺配，对混合砂细度模数、石粉含量指标进行掺配工艺研究，满足要求的砂细度模数为2.4～2.8，石粉含量范围为6%～18%，且从经济角度进行了对比。混合砂可有效解决单独使用天然砂细度模数不满足DL 5144-2015《水工混凝土施工规范》（以下简称《规范》）要求的问题。

在孤山航电枢纽工程料场毛料开采中，天然砂含量不足6%，且天然砂细度模数偏大，不满足《规范》的要求。合理实行机制砂与天然砂掺配使用，可解决单独使用天然砂细度模数不满足上述规范的问题。

1 机制砂情况

根据孤山航电枢纽工程砂石加工系统设计指标，机制砂细度模数为2.4～2.6，细度模数平均值为2.53。拟采用单值-移动极差（X-RS）控制图法对数据进行分析。

（1）绘制机制砂细度模数X图，见图1。图1中，中心线CL=2.53；RS中心线CL=0.03；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.53+2.58×0.03=2.60；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.53-2.58×0.03=2.46。

由图1可知：砂细度模数波动较缓和，控制状况稍好，RS值较小，细度模数较稳定。机制砂细度模数控制上限为2.60，下限为2.46，平均细度模数为2.53，极差平均值为0.03，满足《规范》要求，产品质量呈稳定趋势。

（2） 绘制机制砂石粉含量X图，见图2。图2中，中心线CL=14.25；RS中心线CL=0.56；控制上限：UCL=X+2.58RS=14.25+2.58×0.56=15.70；控制下限：LCL=X-2.58RS=14.25-2.58×0.56=12.80。

由图2可知：曲线起伏小，石粉含量均在控制范围内，RS值较小，波动不大。系统机制砂石粉含量平均为14.25，极差平均值为0.56。石粉含量平均值较稳定，级差值小，满足《规范》要求。

2 天然砂情况

孤山航电枢纽工程明滩料场砂砾料小于5 mm的粒径砂含量为0～33.5%，平均含砂率为6.61%，细度模数为3.16～3.45，细度模数平均值为3.35。天然砂细度模数偏大，可通过掺配机制砂进行细度模数调节。拟采用单值-移动极差（X-RS）控制图法对数据进行分析。

（1） 绘制天然砂细度模数X图，见图3。图3中，中心线CL=3.35；RS中心线CL=0.04；控制上限：UCL=X+2.58RS=3.35+2.58×0.04=3.45；控制下限：LCL=X-2.58RS=3.35-2.58×0.04=3.24。

由图3可知：机制砂细度模数控制上限为3.45，下限为3.24，平均细度模数为3.35，极差平均值为0.04。天然砂细度模数偏大，不满足《规范》要求，需采取相应措施进行调整。

（2） 绘制天然砂石粉含量X图，见图4。图4中，中心线CL=5.07；RS中心线CL=1.17；控制上限：UCL=X+2.58RS=5.07+2.58×1.17=8.09；控制下限：LCL=X-2.58RS=5.07-2.58×1.17=2.06。

由图4可知：天然砂石粉含量平均值为5.07，极差平均值为1.17。天然砂石粉含量偏低，不满足《规范》要求，且波动较大，需采取相应措施进行调整。

3 机制砂与天然砂掺配试验

机制砂和天然砂的掺配选取2∶1，3∶1和4∶1的配比进行试验检测。通过试验检测得出混合砂细度模数如下：

Mⅹ=A2+A3+A4+A5+A6-5A1100%-A1

式中：A1，A2，…，A6分别为按5.000，2.500，1.250，0.600，0.315 mm和0.160 mm过筛的累计筛余百分比。

3.1 机制砂和天然砂2∶1掺配后细度模数试验成果

（1） 绘制机制砂和天然砂2∶1掺配后的混合砂细度模数X图，见图5。图5中，中心线CL=2.80；RS中心线CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.80+2.58×0.02=2.86；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.80-2.58×0.02=2.73。

由图5可知：混合砂细度模数控制上限为2.86，下限为2.73，平均细度模数为2.80，极差平均值为0.02。机制砂和天然砂按2∶1比例掺配，混合砂细度模数偏大，已有部分样品满足《规范》要求，仍需对掺配比例进行调整。

（2） 绘制机制砂和天然砂2∶1掺配后的混合砂石粉含量X图，见图6。图6中，中心线CL=11.17；RS中心线CL=0.58；控制上限：UCL=X+2.58RS=11.17+2.58×0.58=12.66；控制下限：LCL=X-2.58RS=11.17-2.58×0.58=9.67。

由图6可知：混合砂石粉含量控制上限为12.66，下限为9.67，混合砂石粉含量平均值为11.17，极差平均值为0.58。混合砂石粉含量满足《规范》要求。

3.2 机制砂和天然砂3∶1掺配后细度模数试验成果

（1） 绘制机制砂和天然砂3∶1掺配后的混合砂细度模数X图，见图7。图7中，中心线CL=2.74；RS中心线CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.74+2.58×0.02=2.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.74-2.58×0.02=2.67。

由图7可知：混合砂细度模数控制上限为2.80，下限为2.67，平均细度模数为2.74，极差平均值为0.02。机制砂和天然砂按3∶1比例掺配，混合砂细度模数满足《规范》要求。

（2） 绘制机制砂和天然砂3∶1掺配后的混合砂石粉含量X图，见图8。图8中，中心线CL=12.08；RS中心线CL=0.48；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.08+2.58×0.48=13.33；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.08-2.58×0.48=10.84。

由图8可知：混合砂石粉含量控制上限为13.33，下限为10.84，混合砂石粉含量平均值为

12.08，极差平均值为0.48。混合砂石粉含量满足

《规范》要求。

3.3 机制砂和天然砂4∶1掺配后细度模数试验成果

（1） 绘制机制砂和天然砂4∶1掺配后的混合砂细度模数X图，见图9。图9中，中心线CL=2.72；RS中心线CL=0.02；控制上限：UCL=X+2.58RS=2.72+2.58×0.02=2.77；控制下限：LCL=X-2.58RS=2.72-2.58×0.02=2.67。

由图9可知：混合砂细度模数控制上限为2.77，下限为2.67，平均细度模数为2.72，极差平均值为0.02。机制砂和天然砂按4∶1比例掺配，混合砂细度模数满足《规范》要求，但从效益方面分析，经济合理性不够。

（2） 绘制机制砂和天然砂4∶1掺配后的混合砂石粉含量X图，见图10。图10中，中心线CL=12.04；RS中心线CL=0.29；控制上限：UCL=X+2.58RS=12.04+2.58×0.29=12.80；控制下限：LCL=X-2.58RS=12.04-2.58×0.29=11.28。

由图10可知：混合砂石粉含量控制上限為12.80，下限为11.28，混合砂石粉含量平均值为12.04，极差平均值为0.29。混合砂石粉含量满足《规范》要求。

4 结 语

试验结果分析表明：同时满足经济性和《规范》要求的机制砂和天然砂掺配比例是3∶1。按此比例掺配后，混合砂细度模数控制为2.67～2.80，细度模数满足规范要求，混合砂细度模数处于受控状态。孤山航电枢纽工程机制砂与天然砂掺配后，混合砂

细度模数得到了有效控制，说明该工程机制砂和天

然砂掺配工艺是可行的。

参考文献：

［1］ 楚学勇，张瑞.人工砂与天然砂的混合应用研究［J］.东北水利水电，2011（4）：33-34.