机制砂的优缺点及其在混凝土和工程中的应用

1、机制砂优缺点及其在混凝土和工程中应用1机制砂优缺点根据在云南蒙自地区利用机制砂经验，将其优缺点总结如下。1.1 机制砂优点采用机制砂配置混凝土具有如下优点：（1）工厂化生产，质量可以得到保证工厂生产可以从选材、破碎等一系列工艺流程上 建立质量监控体系，生产条件好，砂质量有保障。（2）砂物理力学性能好可以有意识选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块）量 可人工筛分控制。化学成份及母材、碎石一致，对混凝上无负面作用，适合做高强混凝土。（3）机制砂颗粒级配、细度模数可以调整可以根据工程需要，结合母材特点和混凝上 要求，调整机制砂细度模数和颗粒级配。调整措施主要通过破碎设备、工

2、艺流程选择来完成。1.2 机制砂缺点（1）天然砂颗粒浑圆，表而光滑。天然中砂细度模数多为2. 6 3.0,级配较好，对混凝 上工作性十分有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为3.0以上，及天然 河砂相比，机制砂颗粒级配稍差，大于2. 5 mm和小于0. 08 mm颗粒偏多，导致混凝上和 易性较差，容易引起混凝上外观质量缺陷。机制砂母材变化会引起机制砂质量波动，给施工 质量控制带来一定难度。但是，机制砂缺点可以通过选择合适碎砂设备、合理利用砂中含石 粉量、调整砂率，以及选用合适外加剂等措施来克服。（2）机制砂含有一定量石粉。石粉和泥粒径虽然都小于0.075 mm,但是他们成份不 同

3、,细度相差也较大。泥颗粒大多小于0.016 mm,而石粉颗粒大都在0. 016 0. 075 mm之 间。泥吸附在砂表面，妨碍砂及水泥粘结：而适量石粉可填充在水泥、细砂空隙之间，增强 机制砂混凝土工作性。2机制砂混凝上性能2. 1硬化前混凝土性能机制砂混凝土硬化前性能主要涉及到混凝上稠度、和易性（工作性）、可塑性、可加工 性（可修饰性或可抹平性）等方而，这些性能并不是孤立，而是有一定相互关联，是从不同 角度描述新拌混凝土特性。其中，混凝土和易性是非常重要一个指标，它不仅表示混凝土浇 港成型难易程度，也表示混凝土抵抗材料分层离析能力。混凝上和易性具体指标为坍落度。在水灰比相同条件下，机制砂混凝上

4、坍落度要小于河砂混凝土，这主要是机制砂本身具 有裂隙、空隙及孔洞，其有一部分颗粒为矿物颗粒集合体，这样就增大了砂子比表而积，吸 附了更多水，导致混凝上需水量增加，坍落度减小。相同条件下，配置相同坍落度混凝土， 机制砂比天然河砂需水量增加5 10kg/m3.机制砂混凝上和易性及细卅料（砂）级配和细度 模数有关，同时，也牵涉到用水量、水泥用量、砂率等参数，还需要针对工程实践进行深入 研究。一般认为，细度模数以控制在3. 0 3. 4之间为佳。若细度模数太大，则粗颗粒太多， 级配不合理，使混凝上和易性变差，虽然掺入粉煤灰可以弥补上述缺陷，但成本也会相应提 高，经济上不合理；若细度模数太小，则小于0.

5、075 mm细粉过多，需水量增大，混凝土强 度降低，水泥用量增加。石粉含量也是影响坍落度重要指标，石粉含量太低（小于5% ） 时，混凝土和易性、沁水性较差，当石粉含量控制在6% 9%时，对混凝上强度影响不是很 大，和易性也很好。按机制砂特点进行混凝上配比设计，通过合理利用机制砂中石粉，调整 机制砂砂率，可以配制出和易性很好、适合泵送机制砂混凝土。3. 2机制砂混凝土力学性能混凝土力学性能指标包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗弯强度、弹性模量、粘结 强度、疲劳强度、收缩徐变特性等。针对这些指标进行深入研究还比较少。但是，对于抗压 强度、弹性模量这2个主要指标，国内外却积累了较丰富实验资料。一般

6、机制砂筛余0. 300 mm以下所占比例较小，仅有10%左右。相关混凝上泵送施工技术规程中指明，泵送混凝上 细的料通过0. 300 nun筛孔筛余不应小于15%.天然细砂粒径主要集中在0. 3 mm以下，细度 模数一般在1.5左右。天然细砂细度模数低，若单独配制混凝土，会由于收缩大引起混凝上 开裂，但是可以利用天然细砂粒径主要集中在0.3 mm以下特点，及机制砂复合组成人工混 合砂，从而使配置混凝土获得良好施工性能。通常用40%天然细砂及60%机制砂混合作为细竹料使用，可以取得良好效果。文献 9 对 特细砂、混合砂、机制砂混凝土进行了实验对比，其复合砂中特细砂和机制砂比例为4 B6, 机制砂母

7、岩为石灰岩。3为文献 10实验结果。由于机制砂一般采用硬质岩石破碎，机制 砂比天然砂抗压强度更高。所以机制砂混凝土及天然砂混凝上相比，各项力学性能指标不低, 甚至更高。当然，混凝上强度、弹性模量等力学性能指标除了和砂强度有关外，还及其他因 素有关，如机制砂中石粉含量和混凝土配合比中砂率等。机制砂混凝土实验表明，石粉含量 对混凝上强度影响很大，石粉含量越高，混凝土强度随之降低。机制砂砂率在小于40%时， 拌合物过于粘稠，砂率增大后，工作性能得到改善，砂率在42% 46%时，强度趋于稳定。 砂率超过50% ,不但强度有所下降，而且静力弹性模量显著降低。2. 3机制砂混凝土耐久性能混凝土耐久性能是指

8、混凝土在长期使用过程中，具有抵抗冻融循环等气候条件、酸碱等 物理化学侵蚀作用、受光热作用、流水冲蚀作用能力。混凝土越密实，抗渗抗冻性越好。由 于混凝上抗渗性主要及其孔隙有关。研究者认为机制砂中石粉只是一种有效填料，虽然不具 有活性，但提高了混凝上密实性，增强了水泥石及骨料界面粘结：而有人则认为石粉能加速 C3s水化，并及C3A、C4AF反应生成结晶水化物，并能改善水泥石孔隙结构，因此抗渗性 能得到提高。对于机制砂混凝上抗冻融耐久性还缺乏系统研究。综合已有研究结果，可以发 现机制砂在一定程度上改善了混凝土工作性能，具有一定微集料填充效果，从而改善了混凝 上孔隙结构，增加了混凝土密实度。试验结果表

9、明，混合砂及天然中砂配制混凝上一样，具 有优越抗渗性能。同时试验还表明，机制砂和天然细砂混合配制出混凝上在抗冻性、抗渗性、 抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀及抗碳化性能方面都优于中砂混凝土，机制砂和天然细砂混合 配制出混凝土抗渗性劣于中砂混凝土。3机制砂混凝土在工程实践中应用在已有工程实践中，机制砂配制出了从CIO C55普通混凝上和泵送混凝上，我国三峡 工程和黄河小浪底等水利工程都采用了机制砂混凝土。在桥梁工程中，湖南怀新高速公路有 平溪河桥、苦麻寨桥、坳背村高架桥均使用了机制砂配制混凝上，混凝上等级有C25普通 混凝上，C25水下混凝土，C30普通混凝土，C40普通混凝上。在重庆嘉陵江黄花园大

10、桥建设中，通过对机制砂及渠河砂复合取代简阳砂配制黄花园大桥主桥箱梁C50混凝上， 各项工作性能指标和力学性能指标均符合规范要求，工程应用效果良好。在铁路桥梁中，株 六线南山河特大桥C55高性能混凝土成功应用机制砂配制。玉蒙铁路第五标段，在混凝上结构物中就全部使用了机制砂。在施工之初，由于对机制 砂应用在理论上没有依据可循，从而及自然砂等同使用，造成混凝土质量下滑，特别是表面 质量不能满足要求。随着施工进展和试验室工作加强，混凝上质量有所提高。现在该标段特大桥、大桥、涵 洞、隧道工程等混凝上外观和抗压强度都能满足工程质量要求。特别在工程造价方面，由于 自然砂当地价格是机制砂3倍多，所以采用机制砂

11、。4机制砂混凝土应用需进一步研究问题机制砂在我国混凝上结构工程实践中应用还处于起步阶段，为了推广机制砂在混凝上特 别是桥梁工程中高性能混凝土中应用，还应开展深入、广泛研究。研究重点应包含以下几个 方面。4. 1机制砂颗粒形状、颗粒级配研究机制砂颗粒形状、颗粒级配影响混凝上和易性、强度、抗干缩性及耐磨等性能。尤其是 粒径小于0. 075 mm石粉合理含量需要认真研究。不同粒形机制砂对混凝上和易性影响较 大，片状颗粒拌制混凝上和易性较差，最理想粒形是近似于立方体颗粒。机制砂中含有适量 石粉，不仅可提高混凝土强度，还可改善混凝土和易性，机制砂中石粉控制在7%以内比较 合适，但关于石粉作用机理和合理含

12、量仍有不同意见。根据本公司应用机制砂情况来看，严 格控制石粉含量是比较困难，这为在工程中充分利用机制砂提出了挑战。4. 2高效、优质制砂设备和制砂工艺研究凡是能经济有效地加工出小于5 mm合格粒度级配机械加工设备都可以作为制砂机械。 目前，磨碎机械、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、笼型破碎机、辑式破碎机和立 轴冲击式破碎机都可用于制砂。中小企业使用颗式破碎机较多，生产工艺极为简单，产品质量参差不齐。混凝土用机制 砂对砂颗粒形状及级配有很高要求。有设备生产砂粒片状居多，有存在过粉碎现象。为了生 产出符合要求优质机制砂，需要从设备选择、工艺流程、质量控制等方面进行综合研究。随着我国基本建设不

13、断深入和环境保护日益加强，自然砂利用在很多方而都有了限制。 而对建筑业需要砂量增加，自然资源已不能满足工程需求，所以必须要在机制砂利用上下功 夫。如果机制砂使用取得成功，今后施工组织将可能发生转变，如在围岩较好隧道中施工， 混凝土所需碎石和机制砂就可以在掘进过程中得以解决。4. 3机制砂混凝土配合比研究机制砂混凝土配合比对混凝土各种性能，如和易性、力学性能、耐久性能和混凝上表而 质量都有非常重要影响。应深入开展满足各种强度等级、各类工作性能要求机制砂混凝上综 合试验研究。通过在玉蒙铁路工程中利用机制砂，发现还应重点研究石粉含量、砂率、水灰 比对混凝土各种性能影响。4. 4机制砂混凝土搅拌设备研究在玉蒙铁路工程中，利用机制砂搅拌混凝土，搅拌设备也是影响混凝上质量一个重要因 素。机制砂混凝上搅拌不宜采用小型搅拌设备,在施工之初，机制砂混凝上搅拌采用及自然 砂混凝上搅拌同样方法，结果不能满足工程质量要求。特别是少量混凝土搅拌，决不能使用 非强制性混凝土搅拌设备，否则混凝上外观质量难以保证。机制砂混凝上只有采用大型搅拌 站或强制搅拌设备来搅拌，才能保证工程质量。4. 5机制砂混凝土应用须加强工程试验机制砂混凝上使用应按要求合