砂石与商砼产业链协同的价值重塑

骨料目前现状穿透式管理渗透式管控含 泥 量 高细度模数偏粗针片状含量高颗粒级配不入区碱集料反应混凝土裂缝碳化深度高和易性差混凝土蜂窝麻面现有混凝土质量通病

思考：砂石骨料如何支撑标杆工程所需要的优质混凝土?颜料功能材料掺合料纤维水泥水泥熟料石膏粉煤灰 矿渣粉 石灰石粉……混合材 助磨剂细骨料粗骨料水外加剂定义混凝土：是一种由 将 胶结成整体的工程复合材料。骨料：也称为集料，可以分为细骨料和粗骨料两种类型。骨料是混凝土的重要组成材料,一般约占混凝土总体积的70%~80%。混凝土含泥量对混凝土的影响混凝土状态损失大混凝土实体裂缝混凝土构件强度低细骨料粗骨料GB/T

14684-2022

建筑用砂GB/T

14685-2022

建筑用卵石、碎石表1

天然砂的含泥量表2

机制砂的石粉含量表3

卵石含泥量、碎石泥粉含量和泥块含量亚甲蓝试验含泥量对混凝土的影响序号外加剂掺量/%含泥量/%初始状态2h状态经时损失坍落度/mm扩展度/mm坍落度/mm扩展度/mm扩展度/mm11.702255702105205021.81.02305802004859532.12.022055018040015042.53.0230560175350210试验选用含泥量分别为0、1.0、2.0和3.0的粗骨料，进行混凝土试验；研究含泥量对混凝土工作性能及力学性能的影响。表1

不同含泥量的粗骨料混凝土工作性能混凝土工作性能结论：混凝土初始坍落度大致相同时，外加剂的掺量随碎石含泥量增加而逐步加大，且混凝土经时损失随之变大；在含泥量小于1.0%时，混凝土2h的经时损失相对较小，在含泥量为3.0%时，混凝土的经时损失达到最大。含泥量对混凝土的影响含泥量对混凝土抗压强度影响如下图不同含泥量试块破碎界面图含泥量0%

含泥量3.0%结论：随碎石含泥量提高，混凝土强度下降，含泥量超过1.0%后，28天混凝土抗压强度明显下降，含泥量为3.0%时，抗压强度最低；碎石石子表面附着的细粉颗粒以泥为主时，泥使得骨料不能直接的接触到砂浆浆体，降低了碎石与砂浆的粘结能力，导致混凝土界面粘结强度下降，最终使得混凝土强度下降；含泥量为0%时，碎石与砂浆粘结紧密，而含泥量为3.0%时，剖开界面中存在碎石脱落区域，且脱落表面光滑平整，没有砂浆残留，说明随着含泥量的增加，试块剖开界面中碎石与砂浆的界面粘结能力下降，光滑界面增多，出现结构的薄弱区。32.430.226.323.340.737.533.129.245403530252015105001.02.03.0抗压强度/MPa含泥量/%标养7d标养28d含泥量对混凝土的影响混凝土裂缝含泥量对混凝土的影响工艺：骨料干法工艺：骨料湿法工艺：区别—除粉选粉机制：干法除粉就是利用选粉机除粉；湿法除粉是利用水洗去粉从而达到控制石粉含量的目的。图1

骨料干法工艺流程图图2

骨料湿法工艺流程图含泥量对混凝土的影响工艺：通过叶轮转动，在水中对砂料进行搅拌、擦洗，使泥土溶解、分散，并与砂粒分离。干净的砂粒由叶轮带走，而泥水则从溢流口排出。缺点：无法区分“泥”和“粉”：（1）这是湿法工艺最核心的技术缺陷。在冲洗泥土的同时，也会将母岩破碎产生的、粒径小于0.075mm的有益石粉大量带走；（2）石粉的过度流失会导致机制砂级配不良、颗粒粗糙、易离析，从而影响混凝土性能。（3）絮凝剂影响。湿法除泥工艺含泥量对混凝土的影响机制砂絮凝剂快速判别法结论：对比试验，使用含絮凝剂的机制砂会导致混凝土经时坍落度损失加剧、外加剂掺量提高，进而增加综合成本。12A企业干法机制砂B企业湿法机制砂11.3 0.50 14.58.6 1.50 16.4含水率/%

有无絮凝剂1.8 无9.6 有初始扩展度：550-560 1h扩展度：500-470图1

A企业干法机制砂C30混凝土初始扩展度：550-540 1h扩展度：300-300图2

B企业湿法机制砂C30混凝土含泥量对混凝土的影响湿法除泥工艺表1

不同工艺的机制砂指标序号 品名 石粉含量/%

亚甲蓝MB值 压碎值/%干法除泥工艺工艺：尾矿砂通过石打铁、铁打石、石打石对颗粒群和团聚泥球进行打散以及整形,通过切向高压风实现对粒径0.075～0.045mm颗粒进行分级分离,实现泥质物、石粉与砂粒分离,含泥粉和细石粉的气固流体通过除尘系统实现气固分离和细粉回收。优点：通过选粉机调节机制砂产品石粉含量，机制砂级配较好。技术：南京九六科技有限公司研发的该技术可以实现干法机制砂高效除泥，石粉含量可控，MB值合格。干法深度除泥脱粉机骨料的颗粒级配对混凝土的影响颗粒级配：砂颗粒级配分Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区。8595789787.5

91

71

80 851009080709.5 4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15筛孔尺寸砂Ⅰ区级配分析图7092948107087801009080709.5 4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15筛孔尺寸砂Ⅱ区级配分析图859412.584.575701009080709.5 4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15筛孔尺寸筛余百分比605040303565

50 35机制砂Ⅰ区级配上限机制砂Ⅰ区级配中值机制砂Ⅰ区级配下限筛余百分比6050403025503055.541机制砂Ⅱ区级配上限机制砂Ⅱ区级配中值60余50百分40比3025405528机制砂Ⅲ区级配上限机制砂Ⅲ区级配中值机制砂Ⅲ区级配2010005020.5

20 5201000052.512.5010机制砂Ⅱ区级配下限2010005001520.57.5016下限筛砂Ⅲ区级配分析图Ⅰ区细中度值模为式3.2范2，围上：限下为限3为.721.76，Ⅱ区细中度值模为式2.6范0，围上：限下为限3为.222.01，Ⅲ区细中度值模为式1.9范5，围上：限下为限1为.426.46，针对国标Ⅱ区的上限、中值和下限，分别配制出细砂、中砂1、中砂2和粗砂；使用4种不同颗粒级配的机制砂拌制C30和C60混凝土，探究颗粒级配对混凝土和易性和力学性能的影响。4.752.361.180.60.30.15数10018.54172852.17Ⅱ区细砂22.813.92543.376.790.52.42Ⅱ区中砂133.513.738.464.682.590.32.82Ⅱ区中砂2序号

累计筛余/% 细度模级配区 砂类筛孔尺寸/mm 4 7.3 23.2 53 69.8 87.6 93.1 3.13 Ⅱ区 粗砂

表1

Ⅱ区不同颗粒级配机制砂累计筛余百分含量表2

不同级配机制砂混凝土和易性和力学性能序号 等级坍落度 扩展度 7d抗压强度/mm /mm /Mpa28d抗压强度/Mpa达到设计强度百分比/%C3018051023.235.2117%C60123412360058056054052050048046044038363432302826242220细砂扩展度/mm强度/MPa不同级配机制砂C30混凝土和易性和力学性能700650600706761555219054024.536.7122%6420058026.837.6125%58扩展度/mm强度/MPa中砂1 中砂2 粗砂7d抗压强度/Mpa 28d抗压强度/Mpa 扩展度/mm不同级配机制砂C60混凝土和易性和力学性能17049023.334.8116%55019058054.264.5108%4950021062056.267.1112%细砂中砂1中砂2粗砂21065057.168.5114%7d抗压强度/Mpa28d抗压强度/Mpa扩展度/mm颗粒级配对混凝土的影响 4 180 570 55.3 63.8 106% 结论：不同颗粒级配机制砂配制出的混凝土，工作性能和力学性能均呈现差异；中砂1和中砂2试验对比，发现中砂2性能优于中砂1，说明在相近级配曲线范围内，0.6mm档累计筛余越大，其呈现的颗粒级配越好，混凝土性能越好，这与国标对0.6mm档规定相吻合。图1

骨料级配优化前结论：通过优化粗细骨料级配并将级配优化前后的粗细骨料应用在混凝土中，以对比骨料级配优化对单方混凝土胶凝材料用量的降低作用；结合实例进行验算，为企业合理使用粗细骨料和降低生产成本提供重要的参考依据。52.5F类制砂mmC70 S13651209010053520082038.216010.4S2345120906559035766339.316010.0方案水泥矿粉砂率/%水 外加剂来源海螺P.II沙钢S95洞庭湖特细砂长兴电 新开元 新开元厂Ⅱ级精品机 5~

10新开元10

~

20mm自来水 聚羧酸表1

不同骨料级配C70混凝土试验配合比粉煤灰 砂 石＜0.154.752.361.180.60.326.519169.5S1方案骨料用6221033量（kg/m³） 16513699691054857232517227S2方案骨料用6481026量（kg/m³） 19215010974804446188436356图2

骨料级配优化后表3

混凝土性能对比方案出机扩展度/mm1

h扩展度/mm2

h扩展度/mm7d强度/MPa28d强度/MPaS168065062069.875.4S275076066064.680.5公称粒径/mm2.36~ 1.18~ 0.6~ 0.3~ 0.15~19~ 16~ 9.5~ 4.75~单位：kg/m3表2

骨料总体级配分布情况

＜4.75mm粒度分布 ＞4.75mm粒度分布

颗粒级配对混凝土的影响制砂工艺：采用棒磨机仿生模拟“河水冲刷形成天然砂搭配自研神经网络算法工控；实现：机制砂粒形较好，颗粒级配优良，细度模数可调粉含量便于控制，生产稳定。机制砂级配复合二区中砂。颗粒级配对混凝土的影响：骨料的颗粒形状以接近球形或立方体形为优。当含有较多的针、片状颗粒时，将增加空隙率，降低混凝土拌合物的和易性，骨料界面粘结力下降，并且针、片状颗粒受力时容易折断，进而影响混凝土强度。棒磨砂工艺改善

”，棒磨机制砂0-5级配分析图，石1009080 细度模数：70 3.71筛余

60

级配上限百

50

改善前分

40

改善后比 细度模数：

级配下限30

2.92

级配中值201009.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15筛孔尺寸改善前改善后花岗岩凝灰岩石灰岩峰值前应力表1

不同岩性的细骨料母岩力学性能岩样母岩单轴抗压强度/MPa应变曲线类型砂样压碎指标饱和面干吸水率MB值表观密度平均值最小值/%/%/g/kg/kg/m³福建马尾凝灰岩202183II福建马尾凝灰岩8.61.691.252650福建宁德花岗岩152138I福建宁德花岗岩15.41.130.52660舟山册子凝灰岩183162II舟山册子凝灰岩11.22.581.752640浙江金华玄武岩224149I浙江金华玄武岩10.31.842.252860浙江衢州石灰岩10842IV浙江衢州石灰岩22.31.691.002740基本性能指标表2

不同岩性的细骨料基本性能指标岩性对混凝土的影响表1

不同试验砂样的基本性能指标不同岩性骨料对混凝土抗压强度影响砂样编号 岩性 细度模数MB值/g/kg压碎指标/%含泥量/%花岗岩凝灰岩HGY-1HGY-2HGY-3NHY-1NHY-22.42.73.12.62.90.750.50.51.751.515.417.219.48.611.16.24.54.17.16.1

SHY-3 3.1 0.75 25.5 6.7 试验编号岩性砂样外加剂掺量/排空时间/s扩展度/mm排空时间/s扩展度/mm泌水率/振后浮浆量/mm7d28d1-1HGY-10.87620×6308610×6300.61044.561.31-2花岗岩HGY-20.76600×6107610×5901.12046.957.21-3HGY-30.76590×5806580×5801.84047.160.51-4NHY-11.86630×6207580×5800.51050.568.41-5凝灰岩NHY-21.57610×6108600×5900.71051.467.51-6NHY-31.34580×5905540×5500.81055701-7SHY-11.114620×62014620×6100037.150.11-8石灰岩SHY-20.912610×60014600×5900039.251.41-9SHY-30.910580×59012590×5900.2038.255.5NHY-33.31.2513.55.320SHY-12.41.0022.58.510SHY-2石灰岩2.80.7524.17.6044.550.537.161.368.450.151.439.257.267.551.446.9 47.15538.260.57055.5807060504030花岗岩 凝灰岩 石灰岩图1不同岩性骨料对C50混凝土力学性能表2C50不同机制砂的混凝土性能试验初始工作性能

2h工作性能

抗离析性

抗压强度/MPa抗压强度/MPa7d28d岩性对混凝土的影响结论：在泵送高度48-102m范围内，花岗岩较凝灰岩机制砂混凝土泵送扩展度损失小，且泵压较低；凝灰岩在泵送时由于泵压作用会导致吸水加剧，混凝土出泵后工作性能下降；泵送压力会加剧机制砂混凝土的不良反应，比如加剧吸水导致工作性能损失，加剧离析现象导致浆石分离，但可根据机制砂特性，选择适用于泵送的机制砂。编号/m模数的泵压/

/MPa/mm/mm148-54NHY/3.131/16.1580×590500×510 泵损较大254-60HGY/2.832/12.3600×610600×600 和易性好360-66HGY/3.129/10.5610×620580×600 出泵有轻微离析现象466-72HGY/2.429/13.1620×630600×620 和易性良好572-78NHY/2.631/20.1600×600450×410 泵损较大，密实能力下降678-84HGY/3.130/11.2610×620550×560 有浆石分离现象图1

72-78m混凝土泵送状态图2

78-84m混凝土泵送状态784-90HGY/2.932/12.1570×560580×560 有轻微离析现象890-