董佳兵

[摘 要]随着天然砂资源不断紧缺，国家大力推广机制砂的使用。本试验就不同掺量机制砂与河砂混合，机制砂掺量为0、70%、100%，对比机制砂在不同掺量下对混凝土和易性、坍落度和抗压强度的影响，并根据机制砂特点分析原因机理。

[关键词]机制砂 和易性 坍落度 抗压强度

中图分类号：TU 528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0089-01

引言：2014年中国GDP首次超过10万亿美元，约为10.4万亿美元，中国成为继美国之后第二个GDP迈入10万亿美元俱乐部的成员，中国这么庞大的经济体要发展，自然离不开要消耗许多大宗商品。中国混凝土的消耗量占世界总量的60%，据比尔·盖茨的GatesBlog，中国3年消耗的水泥量比美国整个20世纪消耗的水泥量还要多。砂作为混凝土的一个重要组分，消耗量也非常大，天然砂作为一种地方性资源，短时间内不可再生，造成不少地区天然砂资源逐步短缺，由于砂资源短缺，价格自然上涨，在经济利益的驱使下，我国很多地区都出现乱采、乱挖天然砂的现象，造成生态环境破坏，违背了可持续发展的原则。在天然砂资源日益枯竭的情况下，机制砂替代或部分替代天然砂已经成为一种趋势，势在必行。机制砂生产线目前有干法制砂和湿法制砂两种工艺。干法工艺流程是把块石（或碎石）经多级破碎、筛分、整形、除粉制成；湿法工艺流程是用碎石场尾矿经冲洗、筛分、磨细、整形、捞砂、粉砂回收等工序制成。无论干法或湿法，其关键技术在于选用合适的制砂机完成最后的磨细整形工序，同时，要通过各级筛孔大小来控制颗粒级配。

一、试验用原材料

水泥：国产实业（福建）水泥有限公司生产的十大P.O42.5R水泥，标准稠度28%，比表面积368m2/kg，三天强度28.0MPa，28天强度54.7MPa。

粉煤灰：厦门益材粉煤灰公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰，细度15.9%，需水量比97%，28天活性指数74%。

矿粉：三钢集团（龙海）矿微粉有限公司生产的S95矿渣粉，比表面积406m2/kg，7天活性指数76%，28天活性指数97%。

外加剂：科之杰新材料集团有限公司生产的Point-400S缓凝高效减水剂，聚羧酸减水剂，减水率22.3%。

碎石：厦门顺信建材生产的连续粒级5-20mm和单粒级16-31.5mm碎石。

河砂：厦门焕煌贸易有限公司，细度模数2.6，含泥量1.0%，泥块含量0.0%。

机制砂：厦门鸿明生产的机制砂，水洗并经过整形，颗粒级配良好，细度模数2.7，MB值0.85%，石粉含量5.0%，泥块含量0.0%。

二、试验所用配合比及试验数据结果分析

试验为机制砂与河砂混合，机制砂掺量0、70%、100%，对比机制砂不同掺量下对混凝土性能的影响，配合比各材料用量见表2，试验结果数据见表3。

对混凝土和易性、坍落度、坍落度损失的影响

从表3中可以看出，随着机制砂掺量的增加：①各强度混凝土总体趋势为粘聚性变好，流动性变差，保水性变好，但当强度增加达到C50及以上时，由于胶凝材料越来越多，表现为过粘；②各强度砼坍落度呈下降的趋势；③各强度混凝土坍落度损失略有增大。这主要是因为机制砂特性造成，机制砂表面粗糙，颗粒形状多棱角，石粉含量较大，比表面积较河砂大，需水量大，故随着机制砂掺量增加，粘聚性变好，流动性变差，保水性变好，混凝土坍落度相应减小。坍落度损失略有增大主要是因为机制砂吸水率较河砂大，因而坍损变大。机制砂混凝土如果要保持上述指标与全河砂混凝土相近，则应该增加外架剂用量，同时增加一定的用水量。关于机制砂中石粉含量，有的研究表明在不超过一定的度情况下，石粉含量增加，并不会降低混凝土和易性，其原因主要为：石粉细度小，石粉能增加混凝土浆体体积，这点在低强度混凝土中作用更加明显，石粉浆体的增加弥补了机制砂表面粗糙的缺点，有利于减少机制砂之间以及机制砂与碎石之间的摩擦，因此并不会造成混凝土和易性变差，然而，这与混凝土拌合物本身胶凝材料用量和水胶比也有很大关系。

（2）对混凝土力学性能的影响

由表3可以看出，随着机制砂掺量的增加，各强度等级混凝土抗压强度都略有增加，原因有一下两点：①随着机制砂掺量的增加，混凝土中的石粉含量也相应增加，由于石粉细度较小，对混凝土具有一定的微集料填充效应，使混凝土密实度增加；②机制砂形状比河砂棱角多，同时表面粗糙，更有利于浆体和骨料界面间的粘接，机制砂比表面积更大，机制砂与浆体的粘接面积更大，故强度较高。

关于石粉在混凝土中的作用，目前大多当成一种完全惰性填充材料，然而近年来有研究表明，某些岩性的石粉并非完全惰性，它在水化的过程中可以少量的与水泥中的铝酸三钙和铁铝酸四钙反应，生成的产物与其他水化产物相互搭接，使水泥石结构更加密实，提高了水泥石的强度，因而混凝土强度提高。但当石粉增加到某个极限值的时候，由于石粉含量的增加，就算有些石粉能与水泥反应，但是毕竟是极少量的反应，石粉主要是一种惰性填充材料，过量存在会破环混凝土中最密实的结构，影响浆体之间和浆体与集料之间的交接，从而使混凝土强度降低。

三、结语

（1）随着机制砂掺量的增多，混凝土和易性相对天然砂混凝土能一般会降低，坍扩度减小，但保水性能会相应提高，要想改善机制砂混凝土这些性能，则要对混凝土配合比做相应的调整，寻找最佳配合比，同时应选用合适的材料，尤其是减水剂；

（2）随着机制砂掺量的增多，混凝土强度会略有增加，为了改善混凝土的工作性能，可在对强度影响不大的情况下适当增加用水量；

（3）机制砂生产环节对机制砂性能参数的决定性作用，机制砂生产企业要规范机制砂生产，从根本上改善机制砂混凝土性能。石粉作为机制砂中的重要组成部分，对机制砂混凝土影响极大，机制砂生产过程中应该严格控制其含量。机制砂生产企业要选用合适的制砂机进行磨细整形工序改善机制砂混凝土颗粒形状，同时，要通过各级筛孔大小来控制颗粒级配。

参考文献

[1]洪锦祥，蒋林华，黄卫，缪昌文，叶义群.人工砂中石粉对混凝土性能影响及其作用机理研究[J]. 公路交通科技，2005，11：88-92.