如何选择优质机制砂

本文选自《商品混凝土》杂志2022年第9期

如何选择优质机制砂

顾芹

1 背景

近些年来，随着房地产的开发，预拌混凝土产量也在迅速增长，从而消耗了大量的原材料资源。与此同时，国家环境保护政策的不断严格、天然河砂的日益枯竭导致多地河砂都已禁止开采，混凝土中的砂已是供不应求，价格猛涨。在这种情况下，寻找河砂的替代品，已是迫在眉睫、刻不容缓，机制砂得以利用，并将逐渐取代河砂，以适应混凝土行业的发展潮流。但是，机制砂存在着细度模数偏大，石粉、泥粉含量高以及多棱角的缺点，因此，选择优质机制砂，从而改善混凝土细骨料及混凝土性能，则显得尤为重要。

2 机制砂的特点及生产情况

2.1 生产特点

机制砂是利用采矿时留下来的细石破碎或生产粗骨料的剩余料，用制砂机生产制造出来的。可以通过控制制砂机的各种参数，从而得出不同质量的机制砂，即机制砂的细度模数、粒径大小、级配等级等，都可以人为进行调整、控制。因此，机制砂存在着各种等级的差异，这也是机制砂与天然河砂最本质的区别。

2.2 机制砂的外观特点

机制砂不像天然形成的河砂，天然形成的河砂，颜色大多都呈现为黄色，但是，机制砂由于制作的原料不同，其可呈现出各种不同的颜色。

2.3 机制砂的细度模数

由于机制砂生产工艺参数的不同，所制作出来的机制砂也是各式各样的，其细度模数也会有很大的区别。

砂按其细度模数可分为细砂、中砂、粗砂。机制砂目前为止基本上都是中粗砂，其细度模数一般在3.0～ 3.7。

根据国标GB/T 14685—2011和行标JGJ 52—2006相关规定，我们对某种机制砂进行了细度模数的试验，共检测机制砂样品8次。表1中的数据为检测机制砂样品细度模数平均值。

从表1结果来看，机制砂的细度模数均值为3.4。如果细度模数太大则其中较为粗的颗粒太多，＜300μm的颗粒太少，影响混凝土的整体和易性；反之，如果机制砂的细度模数太小，则＜75μm的石粉太多，会使混凝土的用水量提高，导致混凝土的强度降低、收缩增大；石粉太多还会导致混凝土后期容易开裂，影响美观，甚至影响整体质量。优质的机制砂细度模数应该在3.0左右，基本上把级配控制在中砂左右，是最适合混凝土的生产。

2.4 机制砂的颗粒形状

机制砂颗粒表面粗糙、有棱角，形状呈三角体或方矩体，甚至有些片状颗粒较多。如果砂中的片状颗粒太多，对于混凝土的强度，尤其是强度等级较低的混凝土影响很大，会使低强度的混凝土有一定的泌水现象。对于低强度混凝土，我们更优先选择细度模数较低、石粉含量较多的机制砂。因为适量石粉的存在，可以在一定程度上弥补低强度混凝土胶凝材料少、易泌水的这一缺陷。

2.5 机制砂的压碎值

机制砂的压碎值是检验其坚固性、耐久性的一项重要指标。经试验证明，中、低等级混凝土的强度不受机制砂压碎值的影响。机制砂的压碎值指标对高强度混凝土的抗冻性亦无显著影响，但是，对其耐磨性、强度则有一定的影响。因此，对于高强度混凝土，选用的机制砂的压碎值指标应更严格。

2.6 机制砂中泥块含量

机制砂不同于天然砂，其原材料可千变万化。制作机制砂的原材料的干净与否则直接影响到机制砂中泥块的含量。

经试验证明，机制砂中不同的含泥量对混凝土拌合物有着一定的影响，对低强度等级混凝土的影响比高等级混凝土影响要小。因此，不同等级的混凝土所用机制砂中含泥量应符合表2要求。

机制砂中0.075mm以下的颗粒是石粉还是泥粉，是要根据亚甲蓝测定MB值的。若MB值＜1.4，则判定其中是以石粉为主；反之，则判定是以泥粉为主。

2.7 机制砂砂浆的流动度

通过机制砂砂浆的流动度，我们可以更加直观地检测其质量。

其一，可以通过流动度，看出机制砂的和易性，若和易性较好，不泌浆，则可说明机制砂级配较好，石粉含量适中，用其生产出来的混凝土则更利于泵送。

其二，可以根据流动度，判断出机制砂在混凝土中的外加剂用量，若外加剂掺量较低时可拌出流动度较大的砂浆，则说明机制砂较为干净，其中的泥粉含量较少。使用这样的机制砂生产混凝土，不仅可以降低外加剂用量，从而减少成本，更为后面混凝土的保坍性提供保障，使其生产出来的混凝土强度大大提高。

其三，可以通过机制砂砂浆的流动度，判断出其需水量。机制砂由于放置时间长短的不同，其含水率也会随之变化。而通过试验可得知机制砂的含水率，从而判断出其用水量，在生产混凝土时，可更方便地计算出混凝土配比。

机制砂砂浆流动度试验：

（1）称量水泥300g、烘干机制砂700g、水130g、外加剂2.4g（按0.8%掺量计算）。

（2）搅拌锅、截锥圆模、抹刀、搅拌叶片用湿布擦拭。

（3）将称好的300g水泥加入已加完外加剂的水中，开始搅拌，低速搅拌30s之后，开始加砂，继续低速搅拌30s，之后快速搅拌30s，停90s，同时，要将搅拌机叶片上以及锅壁上的砂浆刮入锅中，接着快速搅拌60s停机。

（4）将已擦拭过的模具放在振动台上，把已搅拌好的砂浆迅速地分两次装入，第一次装至截锥圆模的三分之二处，用抹刀在相互垂直的两个方向各划5次，捣15次；装第二层，要比模具高出约20mm，用抹刀划10次，刮去多余，抹平表面。在装砂浆与振捣时，用手将截锥圆模按住，不要使其移动，之后迅速拿起模具，打开振动台开关，使其振动25次，振动完之后，用卷尺测量砂浆的最大直径，即为机制砂砂浆流动度。

3 机制砂的应用

随着现在天然砂的匮乏，机制砂在混凝土中的应用越来越广泛。

用机制砂生产出来的混凝土和天然砂并没有太大的区别。在坍落度相同的情况下，用机制砂生产出来的混凝土用水量要稍微高一点，但是，要考虑具体施工条件、结构部位及运输等因素。在混凝土强度等级相同的前提下，用机制砂生产的混凝土砂率不宜过高，防止降低混凝土的耐久性、强度以及工程质量。

和天然砂相比较，机制砂最大的特点是具有强度优势，在其他材料相同的前提下，用机制砂的混凝土的强度都明显高于天然砂，这是因为机制砂相较天然砂表面粗糙、有棱角，与水泥浆体结合更紧密，另外，机制砂中石粉较多，使得混凝土胶凝材料从常规的水泥＋矿粉＋粉煤灰，转变成了水泥＋矿粉＋粉煤灰＋石粉，变相地增加了胶凝材料，提高了混凝土的密实性，从而提高混凝土强度。

试验表明，在混凝土应用中，机制砂细度模数应在3.0～3.8之间。细度模数每增加0.2，配合比中砂率就应提高1%～2%。

由于制作机制砂原材料的不同，机制砂也可分为好多种类，平时比较常见的有花岗岩机制砂、玄武岩机制砂和石灰岩机制砂。

花岗岩是地球上分布最广的岩浆岩，主要矿物成分是石英、长石和云母，其制作的机制砂粒形较好，级配合理，压碎值低，石粉较少，适合用于高强度混凝土。

玄武岩属于基性喷出岩，用其制作的机制砂抗压强度高、耐磨性好，与胶凝材料的粘接力强，常被用于铁路、公路及水利工程。

石灰岩，分布广泛、开采简单、岩性单一，用石灰岩制作的机制砂颜色多样，一般为块状构造，结构致密，可碎性和耐磨性适中。

4 总结

在工程建设过程中，砂作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量的好坏对整个工程的质量及耐久性有着举足轻重的影响。而现在天然砂的短缺，机制砂的用量自然就越来越多，而机制砂的优劣自然影响到整个混凝土的质量。因此如何选出优质的机制砂，自然也就成为了重中之重。

通过以上试验证明，选择的机制砂首先要从外观筛选，选择颗粒形状较为饱满、片状及尖锐颗粒较少的砂子。其次，在细度模数上要接近中砂的细度，细度模数太大，级配不好，影响和易性；细度模数太小，石粉含量太大，使混凝土用水量高，影响混凝土质量。当然，选择的机制砂中要尽量减少泥块，泥块含量的增多，不仅影响混凝土强度，还容易开裂，影响美观。然后要选择压碎值较低的机制砂，对混凝土强度的提高有一定的影响。最后，在砂浆流动度这个综合试验下，要选择能使混凝土流动度大、外加剂掺量少的机制砂。含风化石的机制砂不建议使用。

确保机制砂关键指标的合格性和稳定性，有效把控混凝土的生产质量，才能保证混凝土公司的服务，为科学发展奠定基础。