机制砂高质量加工与混凝土应用研究

摘要：机制砂具有料源稳定、氯离子含量低等特点，在混凝土中应用广泛。依托某公路工程，开展粉砂岩机制砂高质量加工与应用研究，重点介绍了粉砂岩机制砂高质量加工技术，分析了石粉含量对高性能混凝土工作性能的影响，提出了“六区两室一池”的机制砂场区布局以及人工与机械相结合的三级分拣技术。

关键词：机制砂石粉含量高性能混凝土工作性能

ResearchonHighQualityProcessingofMachine-MadeSandandApplicationofConcrete

FANYuanlin1，2

1.HangzhouCity，ZhejiangProvince，310052China;2.ZhejiangCommunicationsConstructionGroupCo.，Ltd.，HangzhouCity，ZhejiangProvince，310052China

Abstract：Machine-madesandiswidelyusedinconcretebecauseofitsstablematerialsourceandlowchloridecontent.Basedonacertainhighwayproject，theresearchonhigh-qualityprocessingandapplicationof siltstonemachine-madesandiscarriedout.Itfocusesonthehighqualityprocessingtechnologyofsiltstonemachine-madesand，analyzestheinfluenceofstonepowdercontentontheworkabilityofhigh-performanceconcrete，andputsforwardthelayoutof"sixzones，twochambersandonepool"ofmachine-madesandfieldandthethree-levelsortingtechnologycombiningmanualandmechanicalmethods.

KeyWords：Machine-madesand;Stonepowdercontent;High-performanceconcrete;Workingperformance

随着国家“节能环保”的深入推进，天然砂资源的限制开采，目前市场的天然砂资源成本高，料源不稳定，天然砂的品质愈来愈差，氯离子含量超标最为典型，而且供货不及时，很难获取，严重影响结构物质量和施工进度。因此，机制砂成为混凝土的主打地材[1-3]。

石粉含量对机制砂混凝土的工作性能有着重要影响。杨文烈等人[4-5]认为，若想使机制砂和天然砂配置的混凝土坍落度一致，天然砂需水量多，按天然砂配合比进行机制砂配合比设计的混凝土和易性较差。马增琦等人[6]通过试验发现，一定的配合比且石粉含量较低的情况下，增大石粉含量可以改善混凝土的工作性能，但超过某一限值后会起到负作用。宋德洲等人[7]得出，在坍落度方面石粉岩性对不同减水剂的效果发挥影响不大，在扩展度上石粉岩性对减水剂的效应发挥影响较大。

依托某工程，本文开展机制砂高质量加工技术、石粉含量对高性能混凝土性能的影响，以期为今后类似工程提供借鉴参考。

1工程概述

浙江省文成至泰顺（浙闽界）公路起于文成县樟台，终于福建省福寿高速友谊大桥附近，路线全长55.963km。项目桥隧比高达72%，高墩大跨径桥梁有多座，部分墩高达到120m以上，桥梁最大跨径达265m，是浙江省目前为止建设难度最大的高速公路项目。项目建设需要大量建筑材料，尤其是砂、碎石的用量十分庞大，仅4标10.39km里程桥隧施工浇筑混凝土就需要49万t砂和60万t碎石。

2机制砂高质量加工技术

2.1机制砂选址与场区布局

按照“统筹推进、就地取材、节约环保、管控细节、有序推广”的原则，机制砂生产区选址应临近在建隧道，且距离生活区300m、爆破区200m以上，周围无潜在地质灾害和洪涝灾害；充分考虑集约化生产要求，优先采用永临结合方式。如图1所示，按照“六区两室一池”的标准规划场地，其中，六区为母料分拣区、母料存放区、上料区、生产区、成品区和停车区，两室为实验室和办公室，一池为沉淀池。

2.2机制砂母材三级分拣制度

从源头控制，对母材进行三级分拣。一级分拣：从隧道源头根据样品对不同色泽的洞渣进行分拣，不合格洞渣弃至弃渣区；二级分拣：人工辅助机械的方法对母料进行挑选；三级分拣：采用双层棒条振动给料机上料，筛除10cm以下的细集料。

2.3塔楼式砂石联产干法制砂技术

基于塔楼式砂石联产干法制砂法，采用涵盖给料机、鄂式破碎机、单缸液压圆锥式破碎机、立式冲击破碎机、除尘系统的设备组合模式和设备工艺流程，通过一体化流水线作业，有效提高了机制砂的加工效率和质量。

采用全方位智能化监控控制技术，在线实时检测设备生产状态，并进行安全连锁管理，一键控制启停，设备生产过程中具有自动调整功能。在破碎机及振动筛进出口分别设置定向集尘和收尘装置，同时通过塔楼自动化控制系统调整引风机的功率及风门大小，精确控制砂石粉尘含量；通过加湿搅拌机控制机制砂含水率，使级配均匀不易离析。

3石粉含量对机制砂混凝土工作性能的影响

3.1试验分组

本文采用石粉含量0～15%，配置6组不同石粉含量混凝土，并与天然砂混凝土进行对比，通过测试坍落度和泌水率研究石粉含量对机制砂混凝土性能的影响。1组为天然砂，2～7组为机制砂，石粉含量采用先水洗清除石粉，再按比例加入。其中，2～7组机制砂中石粉含量依次为0、3%、5%、7%、10%、15%，各组配合比相同，水泥406kg/m3，水147kg/m3，机制砂706kg/m3，碎石1060kg/m3，外加剂6.6kg/m3。

混凝土的坍落度与扩展度是混凝土重要的工作性能指标，设计3个系列试验，对比研究石粉含量对不同强度等级混凝土坍落度与扩展度的影响。1～7组强度等级为C50，石粉含量依次为0、3%、5%、7%、10%、12%、15%，各组配合比相同，水泥282kg/m3，水150kg/m3，机制砂756kg/m3，碎石1044kg/m3，掺和料188kg/m3；8～14组强度等级为C60，石粉含量依次为0、3%、5%、7%、10%、12%、15%，各组配合比相同，水泥406kg/m3，水147kg/m3，机制砂706kg/m3，碎石1060kg/m3，掺和料101kg/m3。

3.2试验结果分析

不同石粉含量混凝土试件的坍落度和泌水率如图2所示。可见，混凝土试件坍落度随着石粉含量的增加而减小，泌水率随着石粉含量的增加而减小。与天然砂相比，机制砂在石粉含量低于5%时的泌水率高于天然砂。这可能是因为凝灰岩石粉的添加可以提高混凝土拌合物的保水性，填充混凝土内部空隙，降低孔隙率。石粉含量对机制砂混凝土工作性能的影响存在一个最优值。对于不同的混凝土体系，石粉的最佳含量是不同的。

测试对比研究石粉含量对不同强度等级（C50、C60）混凝土坍落度与扩展度的影响，试验结果如图3、图4所示。可见，适量石粉的添加能够提高机制砂混凝土的工作性能，其中C50混凝土在石粉含量7%时达到最佳，C60混凝土在石粉含量5%～7%时达到最佳。石粉含量对机制砂混凝土工作性能的影响存在一个最优值，过高或过低的石粉掺量都会降低混凝土的工作性能。

4结语

（1）机制砂生产场区按照“六区两室一池”标准规划场地，采用人工与机械结合的三级分拣技术、干法塔楼式生产线和砂石联产干法制砂法，有效保证了机制砂的加工效率和质量。（2）混凝土坍落度和泌水率均随着石粉含量的增加而减小，但对于采用天然砂和机制砂的不同混凝土体系，石粉的最佳含量是不同的。（3）石粉有助于提高机制砂混凝土的工作性能，但对机制砂混凝土工作性能的影响存在一个最优值，过高或过低的石粉掺量都会降低混凝土的工作性能。

参考文献

• 韩照.考虑机制砂形貌的高性能混凝土设计、性能与机理研究[D].兰州：兰州理工大学，2023.
• 魏杰.路面高性能机制砂水泥混凝土组成设计与性能研究[D].南宁：广西大学，2023.
• 杨艳华，魏杰，冯小伟，等.机制砂特性对路面混凝土力学性能及微观形貌的影响研究[J].公路，2024，69（3）：71-79.
• 杨文烈，邸春福.机制砂的生产及在混凝土中的应用[J].混凝土，2008（6）：113-117.
• 乐兴.白云岩石粉对机制砂混凝土性能的影响研究[D].贵阳：贵州大学，2023.
• 马增琦，孙文晋，赖雄.石粉对机制砂混凝土工作性能的影响研究[J].湖南交通科技，2021，47（4）：23-26，117.
• 宋德洲，范远林，何建国.机制砂岩性及石粉含量对混凝土性能影响研究[J].四川建材，2022，48（9）：3-5.