机制砂取代河砂在混凝土的生产应用

机制砂取代河砂在混凝土的生产应用

刘荣业

身份证号码： 44142619890818****

摘要：鉴于目前天然砂资源的减少以及国家环保政策的影响，天然砂的品质参差不齐、对混凝土的生产质量难以控制，研究机制砂对混凝土性能的影响入手，结合实际分析了机制砂替代河砂在混凝土当中应用的方式以及性能细节，希望为推广机制砂的应用落实提供参考。

关键词：机制砂；河砂；混凝土；应用

随着国家不断在基建方面的投入，建筑行业十分活跃，河砂作为细骨料用在混凝土中已经几个世纪了，然而对河砂的需求和耗损日益增长，伴随着更加严格的限制河砂开采的政策实施，促使人们开始寻求河砂的代替品，机制砂本身具有成本比较低以及环保等多个方面的优势，当下该材料作为天然砂的替代产品，能够产生更高的经济以及环保效益。机制砂的制作材料来源比较多样化，导致材料本身有可能产生表面粗糙、颗粒棱角多以及级配差较大等问题，因此其取代河砂在混凝土当中应用也需要从多方面更加全面的落实分析为了实现对河砂资源的有效利用，以及过度开采情况的产生，有关部门已经对机制砂的应用提出了明确要求。即在部分地区，没有混凝土生产所需要的河砂材料，因此会限制混凝土的生产效率，在此基础上，开展机制砂在混凝土生产当中的应用细节很有必要。

1机制砂对混凝土性能的影响

1.1岩土破碎得到的机制砂

通过岩土破碎的方式得到的机制砂本身受到原材料的岩性差异影响，生产出的机制砂微观形貌以及表面形态等的差异都十分明显，因此需要使用不同原材料制备，这样对混凝土材料的性能也会造成不利影响。某研究人员使用多种岩性制备的机制砂进行了研究，经过成分分析发现安山岩、石灰岩、石英岩生产的机制砂表面比较光滑，花岗岩、凝灰岩等生产的机制砂表面则比较粗糙，且除了石灰岩生产的机制砂属于钙质机制砂之外，其他的岩土生产的机制砂都属于硅质机制砂。在后续研究实验的过程中，技术人员发现表面比较粗糙的机制砂对于混凝土的易和性会产生明显影响，同时也难以适应减水剂，钙质机制砂在对混凝土易和性以及对减水剂的适应程度等整体影响都弱于硅质机制砂。研究人员还曾经对不同岩石生产出的机制砂宏观形貌进行了研究分析，最终结果显示不同岩石矿物组成以及晶相分布的原因，使用相同破碎方式得到的三种机制砂颗粒形状规整性对比结果如下：

以泥灰岩为主的机制砂＞石灰岩为主的机制砂＞石英岩为主的机制砂。长径比则是石英岩为主的机制砂＞石灰岩为主的机制砂＞泥灰岩为主的机制砂。需要注意的是，在粒级达到临界值0.60mm时，机制砂破碎颗粒的圆形度和长径比都会产生明显的变化。在这种情况下，机制砂圆形度最低、长径比最大，因此技术人员总结，在粒级为0.60mm时，对胶砂配比产生的影响比其他粒级更明显。

显而易见，在微观形貌的方向入手分析，钙质机制砂会比硅质机制砂表面的微结构更加粗糙，能够达到明显提高界面过渡区粘接面积的效果，同时还能够提高机制砂混凝土本身的力学性能。在表面宏观的形态上分析，钙质机制砂比硅质机制砂的圆形度更高，长径比则会比较低，这两方面都对于混凝土性能存在明显影响。

1.2尾矿破碎得到的机制砂

常规的尾矿破碎得到的机制砂属于铁尾矿机制砂，制备流程就是在选矿场需要将矿石磨细，并将其中的有用成分提取出来。部分研究人员针对在相同的配比条件下，铁尾矿砂代替河砂比例，会对其混凝土坍落度以及抗压强度产生影响，伴随着铁尾矿砂在混凝土当中取代河砂的比例提升，其整体坍落度也会产生明显降低，但抗压强度会逐渐提升。若采用铁尾矿砂取代细度模数为3.5的碎石，最终得到的机制砂分析，结果显示机制矿砂取代河砂的比例在40%左右时，混凝土在相同的配比条件下，工作性能以及力学性能等都比原本的比例下更强。由此可见，铁尾矿砂除了取代河砂之外，还能够与级配比较差的机制砂混合应用，作用在于改善其颗粒级配。

1.3工业废渣破碎得到的机制砂

工业废渣来源十分广泛全，因此若选择使用工业废渣破碎的方式得到机制砂制备混凝土，则其物理力学性能与河砂之间的差异比较明显。当下使用工业废渣得到的机制砂备制混凝土研究比较广泛，某技术人员使用废陶瓷制备机制砂，产生的混凝土表面粗糙摩擦力提升效果十分明显。尤其是在陶瓷机制废渣取代河砂的比例达到50%时，效果最为明显。若在此基础上继续提升机制砂的取代率，则混凝土的需水量就会增加，导致其反应速度降低。

除陶瓷之外，使用镍渣砂作为混凝土细集料使用可行性也比较高，且这种制备方式十分常见。镍渣砂能够明显改善混凝土的流动性，但过量镍渣矿对混凝土的泌水性会造成影响。因此需要控制镍渣砂在混凝土当中的掺拌比例，在10%-30左右的效果最好，不仅能够改善混凝土的流性，有能够帮助混凝土保持良好的保水性，对一般混凝土的抗压强度等方面性能提升也有明显效果。

2试验用原材料

2.1水泥

采用英德海螺水泥有限责任公司生产的P•II42.5R水泥，其物理性能见表1。

表1 水泥物理性能

2.2粉煤灰

采用珠海电厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰，其性能指标见表2。

表2 粉煤灰性能

2.3河砂

采用惠州东江Ⅱ区中砂，其性能指标见表3。

表3砂性能指标

2.4机制砂

采用清远谷城机制砂，其性能指标见表4。

表4机制砂性能指标

2.5碎石

采用广西梧州石场生产的5-25mm的连续级配碎石，其性能指标见表5。

表5 碎石性能

2.6外加剂

采用广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-9高性能减水剂，其性能指标见表6。

表6 外加剂性能

外加剂净浆流动度试验材料用量：C=300g，W=87g，外加剂掺量2.0%。

表7河砂混凝土配合比与其性能

表8机制砂混凝土配合比与其性能

3机制砂混凝土生产过程与养护注意事项

根据目前市场上所供应的机制砂情况和同行之间普遍反映的问题，在水洗机制砂的生产过程中，不同程度的掺了絮凝剂，无疑大大的增加混凝土的生产波动，造成流动性差以及坍落度经时损失大，使质量难以控制，在这种情况下，搅拌站同行对每一船来样不能单单进行机制砂性能检验，必须通过混凝土试配来确定外加剂最佳掺量。机制砂所配制混凝土对外加剂相对比较敏感，掺量不够流动性差坍损大满足不了施工要求，外加剂掺量多了容易造成离席及泌水，造成质量事故。所以在生产过程中必须加强取样频率以稳定产品质量。

根据经验，机制砂混凝土养护是施工过程中非常重要的环节，科学合理的养护，可以大大减少混凝土的开裂。和河砂相比，机制砂空隙多水分含量大，空气中散失比较快，早期收缩大，开裂几率大，混凝土浇筑振捣后，需在表面覆盖薄膜或土工布，进行洒水养生。

4结论

（1）目前市场上的机制砂无论在粒型方面还是在级配方面都有很大的差别，造成这种差异主要是设备的和生产工艺的不同，良好的级配和粒型能大大减少混凝土的单方用水量，从而节约成本的同时也能配制出和易性更好的混凝土，减少开裂等质量问题。

（2）在配制机制砂混凝土时，用水量要比河砂多5~10公斤，需选择更优质的减水剂，在保坍方面要求更高来提升机制砂混凝土的各项性能。

（3）在配制过程中按照机制砂的特性进行试配，通过利用机制砂中的石粉含量，对砂率进行合理调整，对低等级混凝土粘聚性和保水性得到大幅度提高，和易性方面明显得到改善，（4）对减少质量缺陷有很大帮助。

配制高强度等级混凝土应控制石粉含量，石粉含量过高，不利于集料与水泥石的粘结，因为水泥石中或界面过渡区会出现游离的石粉，从而降低混凝土的强度和耐久性。

参考文献

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