机制砂对混凝土性能的影响

1、论机制砂对混凝土性能的影响面对天然砂价格不断上涨带来的成本压力，在资源有限和环境 保护的双重因素下，用机制砂作为细集料将是今后混疑土工程发展的 主要方向。于是通过大量的试验，经过混凝土各项测试，在试验结果 均能满足普通混凝土设计规程的情况下， 公司决定购置生产设备自己 生产机制砂。从刚开始时的不断调整，到如今稳定的生产运营，对机 制砂有了一些了解。现将一些使用心得记录下来，供同行参考。机制砂俗称人工砂，岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的， 公称粒径小于5mm的岩石颗粒，但不包括软质、风化的颗粒。由于 各地机制砂的料源、生产设备和工艺不尽相同，导致生产出的机制砂 在化学成分、颗粒形状、表面结构

2、、颗粒级配以及石粉含量等性能方 面与天然河砂都大不相同。本单位使用的机制砂是开采碎石后，经筛分大于 5mm的颗粒二 次破碎筛分制成，分为小于 5mm且大于2.5mm的粗颗粒和小于 2.5mm的细颗粒，经试验调整级配后细度模数在 2.83.0之间，亚甲 蓝0.50.7,石粉含量15%。具体筛分数据见表1。经试验，机制砂的各项指标均符合 JGJ52-2006普通混凝土用 砂、石质量及检验方法标准和JGJ/T2412011人工砂混凝土应用 技术规范。1机制砂对混凝土工作性的影响相较于天然河砂而言，机制砂是由岩石破碎而成，具颗粒表面粗 糙、多棱角，且颗粒级配较差，大于 2.36mm和小于0.15mm的

3、颗粒 较多，而0.31.18mm之间的颗粒较少。配制混凝土时，致使混凝土 和易性差，不易施工，拌合时需要更多的浆体材料来包裹与填充。在 不掺天然砂来调整颗粒级配的情况下， 可加大机制砂的用量，提高砂 率来改善混凝土的和易性。石粉含量是影响坍落度的重要指标，石粉 含量太低（小于5%）时，混凝土的和易性、保水性较差。当石粉含 量控制在10%15%时，可提高少许或不加大胶凝材料用量， 配制出 来的混凝土和易性等各项指标也能满足施工要求。对混凝土强度的影 响不是很大，和易性也很好。机制砂混凝土的和易性与细骨料（砂） 的级配和细度模数有关。同时，也牵涉到用水量、胶材用量、砂率等 参数，还需要根据工程部位

4、进行区别对待。一般认为，细度模数以控 制在2.83.2之间为佳。若细度模数太大，则粗颗粒太多，级配不合 理，使混凝土的和易性变差，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0.075mm 的细粉过多，需水量增大，混凝土强度降低，水泥用量增加。表2为混凝土的工作性能检测结果。按机制砂的特点进行混凝土配比设计，通过合理利用机制砂中的 石粉，调整机制砂的砂率，可以配制出和易性很好、适合泵送的机制 砂混凝土。2机制砂对混凝土的用水量和外加剂的影响在水胶比相同的条件下，机制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝 土。由于机制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞，表面粗糙棱角多

5、，比表 面积大，且含有10%左右的石粉，吸附了更多的水，坍落度减小。相 同条件下，配制相同坍落度的混凝土，机制砂比天然河砂需水量增加 1020kg/m3,有时可高达25kg以上。但正是由于机制砂表面粗糙， 粘结力大于河砂，即使水胶比提高 0.03%0.05%,强度也不会低于 河砂配制的混凝土。因机制砂配制的混凝土需水量大，建议使用减水剂一定要优选一 等品，并且减水率大于25%的减水剂。外加剂应选用减水率高、坍落 度损失小，适量引气，能明显改善或提高耐久性且质量稳定的产品。 外加剂与水泥之间应有良好的相容性。比如聚竣酸减水剂。目前，聚 竣酸减水剂是配制机制砂混凝土最好的选择，因其减水率高，用于混

6、凝土中混凝土的坍落度损失小，并能提高混凝土的强度及耐久性，减 水率一般都能达到25%以上，能大幅降低机制砂混凝土的用水量， 提 高混凝土的坍落度。表3为混凝土工作性能与用水量的关系。在使用时也要注意以下事项：减水剂的浓度以及搅拌时间。减水 剂浓度要适中，不能太小，否则在搅拌时混凝土不易拌匀；实际用水 量和外加剂偏大，在到达现场后会有坍落度返大、 离析或者泌水的现 象。经过大量搅拌生产，发现掺量在 2.5%2.8%时较为合适。另外 搅拌时间也不能太短，因机制砂混凝土石粉大、胶材多，搅拌时间应 较天然砂混凝土适当延长，具体延长时间根据强度等级而定，让搅拌 机将混凝土充分搅拌均匀。另外也要注意缓凝剂

7、和保塑剂的用量。 机制砂配制的混凝土保塑缓凝成分用量要比天然砂配制的保塑缓凝成分高出20%30%,坍落度损失也较天然砂配制的混凝土大。但是缓凝组分加多了会影响混凝 土的凝结时间以及强度，在实际生产中要多做试验，找到适合自己的 保塑缓凝组分最佳用量。不要因此产生不必要的质量纠纷。3机制砂对混凝土强度的影响前文说过，机制砂混凝土的水胶比和用水量较天然砂混凝土的水 胶比和用水量都有所增加，但是强度却不会降低反而还会有所提高。 这是因为机制砂表面粗糙、多棱角且尖锐，粘结力远大于河砂。另外, 机制砂中大量的石粉填充了骨料空隙， 使混凝土内部更加密实，这也 符合混凝土越密实，强度越高的理论。对于混凝土强度

8、来说，也有一 个最佳石粉含量，介于10%20%之间。超过这个值，混凝土抗压强 度便会降低。也就是说，常规的石粉含量（ 5%20%）不会对混凝 土的抗压强度产生不利影响。在实际使用过程中，强度低于C25等级的贫混凝土用石粉大于 15%的机制砂反而对混凝土的和易性和粘 聚性有利，强度有所增加。大于等于 C25小于C45等级的混凝土石 粉含量，石粉含量宜控制在10%15%之间，过低则混凝土和易性不 好，容易泌水，过高则混凝土粘聚性增加，泵送和施工困难。机制砂中含有5%20%的石粉，宜作为改善普通中低强度特别 是泵送中低强度机制砂混凝土和易性的手段， 配制的混凝土强度等级 越低，其流动性越大，机制砂石

9、粉含量宜控制越高。机制砂中石粉含量在 5%20%之间，普通混凝土及高强度泵送 混凝土均可采用机制砂配制，在严格控制原材料质量和严格按照配合比施工的前提下，配制的机制砂混凝土可以保证混凝土的和易性、流 动性、可泵性、强度等性能。经过数据统计和比对，机制砂混凝土的强度要比天然砂和混合砂 的强度都要高，具体大约为：3d约提高30%左右，7d约提高20%左 右，28d约提高10%左右，60d和90d也有不同程度的提高。机制砂 混凝土早期强度控制，在实际生产中3d约为标准抗压值的60%70%, 7d约为标准抗压值的85%100%, 28d在120%135%之间。 见表4。混凝土早期强度的提高并不影响混凝

10、土性能，相反还能达到工程 施工速度快，过早拆模带来的一些弊端。4机制砂对混凝土耐久性的影响由于原材品种和品质的不同，应对机制砂混凝土做耐久性试验， 如安定性和抗渗、抗冻的试验。笔者采用净浆试饼、胶砂胶条和混凝 土试块相结合，对机制砂混凝土做了相关试验。试验结果均能满足普 通混凝土有关要求。具体见表 5。以上试验均经过沸水沸煮，沸煮试验时间不低于100小时，浸泡 时间长达10个月，均无发现对比试样有明显差异。由于大量的石粉填充，使得混凝土的致密性进一步提高。混凝土 越密实，抗渗抗冻性越好。有研究者认为机制砂中的石粉只是惰性填 充料，虽然不具有活性，但提高了混凝土的密实性，增强了水泥石与 骨料界面

11、粘结；而有人则认为石灰岩（主要成分为CaCO3）石粉是具有活性的。石粉能加速C3s的水化，并与C3A、C4AF反应生成结晶水化物，能改善水泥石的孔隙结构，因此抗渗性能得到提高。对于机制砂混凝土的抗冻融耐久性还缺乏系统的研究。 综合已有的试验结果可以发现，机制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能，具有一定的微集料填充效果，从而改善了混凝土的孔隙结构，增加了混凝土 的密实度。试验结果表明，机制砂与天然砂配制的混凝土一样具有优 越的抗渗性能。同时试验还表明，机制砂配制出的混凝土在抗冻性、 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天然 砂混凝土。5结语走可持续发展道路，建设绿色生态环境，是我