重庆地区机制砂的性能研究及工程应用.doc

重庆地区机制砂的性能研究及工程应用方锐1 陈卫兵2 张秀薇3（重庆交通大学土木建筑学院 重庆南岸区 400074）摘要：为了使机制砂在重庆以及周边地区得到有效的利用，机制砂混凝土的研制、应用及推广工作已经刻不容缓。对重庆地区的机制砂进行了技术性能检测与分析，试验结果表明：重庆地区各厂家的机制砂基本属于粗砂范围，石粉含量可以根据用户要求调整，以满足不同工程的要求，砂的性能优良，已在实际工程中得到了广泛的应用与验证。关键词：机制砂； 性能研究； 工程应用；重庆地区中图分类号： 文献标识码：0 引言重庆地处长江、嘉陵江交汇处，沿江及其支流有着丰富的天然特细砂资源。长期以来，重庆地区的建筑及混凝土用砂几乎全部使用特细砂，过去混凝土强度等级普遍较低，对已经习惯使用的特细砂并没有引起过多的关注。然而近十年来，重庆地区城市道路、公路、桥梁、轻轨、高铁、高层建筑大规模兴建，混凝土强度等级、工作性能普遍提高，混凝土耐久性也成为不可小视的问题，特细砂已经不能满足需要。因此，某些工程不得不从四川简阳、湖南岳阳等地购买中砂，并花高额运费运到重庆使用。而自上世纪90年代以来，由于各种工程建设的急剧增多和天然砂资源的缺乏，各地也开始开展并重视机制砂的研究，机制砂的应用可以更好地保护环境、节约成本、实现可持续发展，应用机制砂替代天然砂已势在必行。1 重庆机制砂的性能课题组首先走访了重庆市三功机制砂有限责任公司，该公司系以生产机制砂为主，砂石生产厂总投资1200万元，年产水洗砂60万吨，是目前重庆最大的机制砂生产企业之一。该厂自1999年投产以来，产品主要销往重庆市各大混凝土公司（四方、二建、三建、欣材、十八冶、庆洋、华磊、三联、永固、城投等），并应用在鹅公岩大桥、渝澳大桥、菜园坝大桥、嘉华大桥及市内高层房屋建筑中。该公司按照重庆市地方标准混凝土机制砂质量标准及检验方法（DB50/5017-2001）进行机制砂的生产，0.075mm以下含粉量可控制在15%，压碎指标24%，含泥量小于0.05%，其它技术性能指标见表1.1、图1.1。表1.1 三功机制砂技术性能编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数含粉量（%）压碎值（%）抽样日期9.54.752.361.180.60.30.15B-101.329.546.4698793.53.233.316.42001.11B-200.433.359.379.598.197.73.02-17.42002.6B-301.725.955.380.292.298.23.5-2005.3B-404.333.560.17889.795.33.52.3-2007.3图1.1 B1B5三功机制砂筛分曲线从表1.1、图1.1分析可知，中梁山三功机制砂厂生产的水洗机制砂含粉量基本在3.0%3.5%之间，且砂厂可根据用户要求进行含粉量调整；机制砂的母岩强度较高，集料的压碎值较小，满足混凝土对集料性能的技术要求；细度模数在3.0以上，基本属于粗砂范围。拓业建设工程质量检测有限公司检测工程中应用的机制砂实例较多，表1.2、图1.2为该公司提供的关于机制砂的技术性能检测结果。表1.2 B5B8三功机制砂技术性能编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数含粉量（%）抽样日期9.54.752.361.180.60.30.150.075B-5012265829197993.61.92008. 5B-6022573828995993.61.62009 1B-7012872849096993.71.62008 5B-8022768839196993.61.12009 2图1.2 B5B8三功机制砂级配曲线由表1.2和图1.2可知，拓业建设工程质量检测有限公司检测到的三功机制砂级配较稳定，细度模数3.63.7，属于粗砂，含粉量小，质量稳定。2009年12月14日走访了美心采石有限公司，该公司生产的机制砂主要应用于房屋建筑、道路桥梁及供应市内各大搅拌站。美心机制砂技术性能见表1.3、图1.3。表1.3 美心机制砂技术性能编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数压碎值（%）堆积密度（kg/m3）表观密度（kg/m3）空隙率（%）9.54.752.361.180.60.30.15M106.839.264.380.586.990.93.618.51420268047M203.235.554.168.979.691.53.2-1430271547M300.629.951.276.492.885.83.5-1430270047M40335.756.573.388.894.63.41430270047图1.3 美心机制砂级配曲线重庆市歌乐山有多家机制砂生产厂家，技术性能指标见表1.4表1.8、图1.4图1.6。表1.4 歌乐山机制砂技术性能检测结果编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数压碎值（%）堆积密度（kg/m3）表观密度（kg/m3）空隙率（%）9.54.752.361.180.60.30.15G106.839.264.380.586.990.93.5919.11420268047.0G203.235.554.168.979.691.51.2-1430271547.3G300.629.951.276.492.885.83.48-1430270047.0G40335.756.573.388.894.63.44-1430270047.0图1.4 G1G4歌乐山机制砂级配曲线表1.5 G5G8歌乐山机制砂技术性能检测结果编号表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）空隙率(%)含粉量(%)抽样日期松散紧密松散紧密G52700150016701.5382003.8.8G627301530161044411.42004.6.24G727001480163045402.02005.12.22G826801470159045411.82006.6.12G927001540165043391.82007.4.6表1.6 G5G8歌乐山机制砂筛分结果编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数9.54.752.361.180.60.30.15G502.439.462.677.286.894.83.6G6011.243.263.679.689.494.83.5G703.440.268.680.688.896.23.7G803.239.461.880.491.296.23.6G901.634.460.478.490.895.23.6 图1.5 G5G9歌乐山机制砂筛分曲线表1.7 乐山机制砂技术性能检测结果编号表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）空隙率(%)含粉量(%)抽样日期松散紧密松散紧密G1027101550164043391.62007.4.13G1126801550165042382.42009.1.7G1227001530162040382.62009.8.5G1327001580161040372.02009.8.31表1.8歌乐山机制砂筛分结果编号下列筛孔的累计筛余百分率（%）细度模数9.54.752.361.180.60.30.15G1002.436.461789295.63.6G11013858.47680.495.43.6G120221.657.6808892.43.4G1306.634.66979.687.695.23.6图1.6 G10G13歌乐山机制砂筛分曲线从表1.4表1.8及图1.4图1.6分析可知，歌乐山机制砂厂生产的水洗机制砂含粉量基本在1.4%2.6%之间，且砂厂可根据用户要求进行调整含粉量，满足混凝土对集料性能的技术要求；细度模数在3.53.7之间，属于粗砂范围。大量的研究表明，机制砂中石粉的含量对混凝土性能影响较大。周明凯1等人认为机制砂中的石粉在水泥水化中起到了晶核的作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转化。安文汉2等认为机制砂增强混凝土的主要原因是由于石粉的存在可以较明显改善混凝土的孔隙特征，改善浆-集料界面结构，并且混凝土晶相有不同程度的改变；路文典3在 2000年发表的石粉超标对混凝土性能影响一文中提出，机制砂石粉含量以不超过20%为宜。2 国内机制砂在实际工程中的应用成功应用机制砂的水利、水电工程很多，如三峡大坝二期、三期工程中全部采用花岗岩机制砂做细骨料；龙滩水电站的混凝土方量为575.6万m3，采用石灰岩机制砂细骨料；湖北天堂抽水蓄能电站，皂市水利枢纽工程采用了石灰岩生产的机制砂和天然砂的混合，其他工程如涪陵某乌江大桥、昆明金碧阳光大厦、北京世纪财富中心等都成功运用了机制砂。在商品混凝土应用方面，北京世纪财富中心C60混凝土全为机制砂混凝土9；北京恒坤拓峰采石有限公司采用干法生产石灰石机制砂，在1年多时间里累计生产商品混凝土40多万m3，多数使用机制砂，应用于各工程中，均取得了很好的效果。3 结语1、重庆地区生产机制砂的厂家较多，各厂家的机制砂基本属于粗砂范围，石粉含量可以根据用户要求调整，以满足不同工程的要求，砂的性能优良，已在实际工程中得到了广泛的应用与验证。2、一般工程建议机制砂采用两次破碎设备生产的水洗机制砂，母岩宜选用性能稳定、抗压强度100MPa以上的石灰岩。机制砂压碎值宜控制在20%以下，含粉量宜控制在5%以下，细度模数宜为3.13.7。3、合理利用地方资源、降低建设成本，用机制砂代替天然砂配制高性能混凝土用于工程是非常必要且可行的，进行机制砂在工程中应用的可行性研究具有重要的现实意义。参考文献1 卢明华，C50机制砂混凝土设计及T梁荷载试验研究，同济大学:2007.2 安文汉，混合砂混凝土在涪江三桥的研究和应用，混凝土，2006,8:41-43. 3 路文典，人工砂石粉含量超标对常态强混凝土性能的影响.山西水利科技，2000,4:34-36.4 石新桥，机制砂在高性能混凝土中的应用研究，天津大学:2007.5 曹盛明，高性能机制砂混凝土的性能及应用技术研究D，重庆交通大学: 2008.6 祁建华，张裕民，等.人工砂的应用研究.建筑技术，2006,37（1）:55-57.7 刘娟红,机制砂与天然细砂混掺配制高性能混凝土耐久性的研究，新型建筑材料，2006,7:1-3.8 吴明威，付兆岗，李铁翔，等.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究J.铁道建筑技术，2000，4：46-49.9 聂法智 等，机制砂高强混凝土的泵送施工，施工技术，2006，35（4）：24-25.Performance Research On manufactured sand In Chongqing area and engineering applicationFangrui1 Chenweibing2 Zhangxiuwei3 (Chongqing jiaotong university institute of civil construction nanan area of Chongqing 400074,China)Abstract: To effectively use the manufactured sand(MS) in chongqing and surrounding areas, the MS concrete development, application and promotion is urgent. The technical performance testing and analysising of MS in chongqing area indicate MS in chongqing area is the basically coarse sand range, powder content can be adjusted according to user different requirements of the project, the performance of MS is excellent and widly application and verification in real projec