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收藏|机制砂在使用时对混凝土的影响

2019.10.26

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机制砂,属于人工砂的一种,是由机械破碎、筛分制成的,粒径小于4.75mm的岩石颗粒,用专门的制砂机生产,一般含有10%~15%之间的石粉(粒径小于75μm的岩石颗粒)。

级配中大于2.36mm和小于0.15mm的颗粒偏多,细度模数普遍在3.0~3.7之间,粒形多呈三角体或方矩体,表面粗糙。机制砂由于石粉含量及级配的问题使得机制砂在混凝土应用中造成困难,导致机制砂在某些地区不能够很好的应用。

机制砂特性对混凝土性能的影响

01

石粉含量对混凝土强度的影响

对于天然砂而言,粒径小于75μm以下的颗粒被称为泥粉,其多为黏土、云母及有机质等杂质,这些物质会显著增大混凝土的用水量,阻碍水泥的正常水化,降低水泥石与集料之间的粘结。

02

石粉含量对混凝土拌合物的影响

和易性是指混凝土易于搅拌、运输、浇筑、捣实等施工作业,并能获得质量均匀和密实的混凝土的性能。

石粉取代部分水泥和矿物掺合料应用于混凝土中,可改善细粉料的颗粒级配,并可提高浆体之间的机械咬合力。混凝土中的小颗粒比表面积大,其表面可以吸附大量的自由水,可改善混凝土的保水性。

机制砂中小颗粒与水泥、水混合形成的细砂浆在混凝土拌和物中可减小粗骨料之间的摩擦力并起到润滑剂的作用,增大拌和物流动性

03

石粉含量对混凝土耐久性的影响

实验证明,在同等条件下,改善混凝土中河砂和机制砂的比例(河砂与机制砂比例为1∶1,细度模数2.8)能提高混凝土的抗氯离子渗透性能。

机制砂在混凝土运用中存在的问题

01

缺少优良的制砂工艺

目前,机制砂的生产方法主要有湿法和干法。其生产的核心设备有两个:一是制砂机,二是洗砂机或除尘器及砂石粉分离机。

而国内使用最多的方法是湿法生产,其首先通过颚式破碎机破碎,再通过圆锥破碎或反击破碎,得到一定的粗骨料,再经过立轴冲击破碎或锤式破碎或棒磨机来生产,最后通过洗砂机水洗的办法除掉机制砂中的泥和一定的石粉。

第一个问题是生产设备。机制砂生产设备采用粗骨料的生产设备,像是碎石生产早期,用颚式破碎机生产粗骨料类似,采用不合理的生产设备,不能够生产出优质的骨料。

特别是在河砂较为丰富的地区,在河砂不够用,同时机制砂还没有形成规模生产的情况下(国内很多地区有这种情况,如四川省某些地方比较典型),采用生产粗骨料的反击式破碎机生产机制砂,棱角多、针片状很多,级配很差。

并且4.75mm及2.36mm以上的颗粒严重的超标。造成机制砂不好用、不能用,施工单位不敢用,掺配大量的河砂勉强用。

第二个问题是去石粉的工艺。机制砂生产石粉含量很高,必须有一个去石粉的工艺,可以采用干法或湿法工艺,也有半湿法工艺。

目前大多数采用湿法生产机制砂,即采用洗砂机洗掉一部分石粉。在洗走石粉的同时,也容易洗走大量其他细微颗粒,导致机制砂级配不合理,细度模数偏大。

大多数机制砂生产没有回收细颗粒工艺,甚至没有采用正确的的生产设备,也不满足普通的生产工艺。造成配制的混凝土和易性差,特别在低强度等级或低水泥用量混凝土中表现非常明显,配制的混凝土工作性较差。

国内大量的机制砂在级配上的共同特点就是“两头大,中间小”,从颗粒统计结果分析,机制砂级配大于2.36mm和小于0.15mm的颗粒偏多,而中间颗粒(尤其是0.3~1.18mm)偏少,有时某一粒级断档。

02

缺少统一的机制砂质量标准

机制砂将会逐步取代天然砂用于大量土木工程建设已经成为越来越多人的共识。但是,对于机制砂的质量标准在各国各行业却不统一。

在国外,美国、日本、英国等都有自己的机制砂质量标准。而在国内,不仅不同地区有不同的机制砂质量标准,而且不同的行业也有不同的机制砂标准。

03

标准问题

1)级配问题。由于河砂是天然形成的,适用于细骨料的标准,但是机制砂是人工生产,由于生产的工艺、设备及成本问题,不可能使得机制砂大幅度减少棱角,接近河砂,表面不可能光滑,而且石粉含量多达20%~30%,采用河砂的级配和质量要求机制砂显然不合理。

2)石粉问题。国内外标准对石粉的要求不一。因为各个国家考虑石粉含量时往往出发点不同,因此造成了对石粉含量的限值的规定出入比较大。

不同国家标准对混凝土用机制砂石粉粒径的界定和石粉含量的限值不同,见表1。我国各地方和行业标准对混凝土用机制砂石粉含量限值和分类标准见表2。

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