楊國飛

1 概述

機(jī)制砂是指由巖石經(jīng)爆破破碎、機(jī)械破碎，再經(jīng)篩分后粒徑在5 mm以下的大小不同的顆粒。按照2002年2月1日實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684-2001建筑用砂的定義，機(jī)制砂屬于人工砂的范疇。也就是說隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在全國各地加強(qiáng)了環(huán)境、資源的保護(hù)，對河砂開采進(jìn)行規(guī)范限制，特別是一些地區(qū)根本就沒有拌制混凝土用合格的天然中粗河砂的情況下，機(jī)制砂大量的生產(chǎn)和使用已經(jīng)成為大勢所趨。

潞安集團(tuán)公司后勤中心承擔(dān)建設(shè)的潞安集團(tuán)采煤沉陷區(qū)治理項(xiàng)目，是國家為解決國有大型煤炭企業(yè)中老礦區(qū)地面沉陷造成的原有居民的住房問題和環(huán)境破壞等問題而出資興建的惠民工程。在其中一些室外工程和路面硬化中廣泛應(yīng)用了機(jī)制砂，取得了比較好的工程質(zhì)量效果，同時實(shí)現(xiàn)了成本的有效控制和節(jié)約。

2 機(jī)制砂的主要技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)檢測

2.1 機(jī)制砂的主要技術(shù)指標(biāo)

機(jī)制砂技術(shù)指標(biāo)主要包括:顆粒級配(細(xì)度模數(shù))、泥塊含量、石粉含量(含亞甲藍(lán)試驗(yàn))、壓碎指標(biāo)、有害物質(zhì)、母巖抗壓強(qiáng)度、表觀密度、堆積密度、空隙率、堿集料活性等。其中前四個指標(biāo)為常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目，每200 m3試驗(yàn)一次;后六個指標(biāo)為非常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目，一般每半年試驗(yàn)一次。其技術(shù)要求見表1。

表1 機(jī)制砂的技術(shù)要求

機(jī)制砂和天然砂的主要技術(shù)指標(biāo)情況見表2。

表2 機(jī)制砂和天然砂的主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 主要技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)控制技術(shù)

1)顆粒級配(細(xì)度模數(shù))。機(jī)制砂級配較差，細(xì)度模數(shù)較大。主要是由于2.36 mm的累計(jì)篩余率和0.075 mm的通過率較大。因此要控制機(jī)制砂的級配與細(xì)度模數(shù)關(guān)鍵在于對最小級振動篩篩孔尺寸以及除塵(洗砂)強(qiáng)度的調(diào)整。篩孔尺寸的調(diào)整可靠更換振動篩網(wǎng)完成，除塵(洗砂)強(qiáng)度的調(diào)整可靠調(diào)節(jié)風(fēng)力(水流量)完成。實(shí)踐證明，最小級振動篩篩孔尺寸為3.5 mm時，生產(chǎn)的機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)一般在3.4以內(nèi)，級配滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。2)石粉含量。機(jī)制砂在生產(chǎn)過程中，不可避免地附有少量顆粒小于0.075 mm的石粉。按天然砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，小于0.075 mm顆粒定義為泥，而對泥的含量限制是非常嚴(yán)格的。機(jī)制砂中的石粉顯然與泥不同，大量試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用實(shí)踐表明:機(jī)制砂中含有一定量的石粉對改善中低強(qiáng)度等級混凝土的工作性有較大的幫助，對混凝土強(qiáng)度幾乎沒有影響。但石粉含量較高時，對配制高強(qiáng)混凝土有不利的影響。所以如何去除和控制機(jī)制砂中多余的石粉是機(jī)制砂生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前采用的方法主要有干法收塵和濕化水洗。干法收塵是選用收塵效果好的收塵器，并根據(jù)機(jī)制砂中石粉含量的要求，確定收塵器的工況參數(shù)，但此法只適用于生產(chǎn)Ⅲ類機(jī)制砂。機(jī)制砂水洗去粉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂的關(guān)鍵技術(shù)，但需要注意節(jié)水和環(huán)保。3)泥塊含量。機(jī)制砂中的泥塊主要是由塊石夾帶泥土而來?？刂茩C(jī)制砂中的泥塊含量，須做好以下工作:開采礦山時應(yīng)清除干凈表面植被和泥土;在塊石裝卸過程防止泥土混入;當(dāng)塊石中混有較多泥土?xí)r應(yīng)人工揀出;塊石應(yīng)通過振動喂料機(jī)，進(jìn)一步篩除泥土。4)壓碎指標(biāo)。機(jī)制砂的壓碎指標(biāo)用于衡量機(jī)制砂在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，以評價其在工程中的適用性，是間接表達(dá)機(jī)制砂堅(jiān)固性的一個重要指標(biāo)。壓碎指標(biāo)直接影響所配制混凝土的強(qiáng)度，特別是對于高強(qiáng)度混凝土影響最大。顆粒形狀較好的機(jī)制砂壓碎指標(biāo)值一般在20%～25%范圍內(nèi)，機(jī)制砂中的針片狀含量對壓碎指標(biāo)值最敏感，非專業(yè)機(jī)制砂場生產(chǎn)的顆粒針片狀較多的機(jī)制砂壓碎指標(biāo)值一般都在30%以上，甚至更高。拌制普通混凝土應(yīng)采用壓碎指標(biāo)值在30%以下的機(jī)制砂。生產(chǎn)控制措施主要是選擇母巖抗壓強(qiáng)度高、巖體完整性較好的巖石來制砂。

3 機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

3.1 機(jī)制砂拌制混凝土的和易性能

用天然砂拌制的低強(qiáng)度等級混凝土，因水泥用量較少和混凝土中細(xì)粉料含量不足，混凝土的和易性能相對較差。當(dāng)用機(jī)制砂拌制混凝土?xí)r，由于機(jī)制砂中粉末較多，機(jī)制砂中的粉末恰好彌補(bǔ)了這種不足。粉末不但改善了混凝土和易性，而且粉末吸水，把水貯存起來，減少了拌合物的泌水，粉末的漿體還正好彌補(bǔ)了機(jī)制砂表面粗糙的缺陷，減小了砂石之間的摩擦，改善了低強(qiáng)度等級混凝土拌合物的和易性。但隨著粉末含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，而且拌合物變的干稠，強(qiáng)度也不能保證，因此機(jī)制砂中的粉末含量必須加以控制。

3.2 機(jī)制砂拌制混凝土的力學(xué)性能

潞安集團(tuán)采煤沉陷區(qū)治理項(xiàng)目工程施工時，在部分單位建筑和室外工程中，在C15，C20，C25混凝土中均大量使用了機(jī)制砂，經(jīng)過對抽取的大量各種試件試驗(yàn)表明，機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、劈裂強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等均高于或接近同配合比天然砂混凝土，詳見表3。

表3 機(jī)制砂和天然砂的力學(xué)性能對比

表4 機(jī)制砂和天然砂的抗凍性能對比%

3.3 機(jī)制砂拌制混凝土的耐久性能

3.3.1 抗凍性能

機(jī)制砂混凝土的抗凍性能優(yōu)于或接近天然砂混凝土的抗凍性能，詳見表4。

3.3.2 抗碳化性能

機(jī)制砂混凝土的抗碳化性能優(yōu)于天然砂混凝土的抗碳化性能，詳見表5。

表5 機(jī)制砂和天然砂的抗碳化性能對比mm

3.3.3 抗?jié)B性能

C25混凝土設(shè)計(jì)是抗?jié)B標(biāo)號S8的防水混凝土，通過摻加復(fù)合防水劑進(jìn)行。對用天然砂和機(jī)制砂拌制的混凝土分別進(jìn)行28 d齡期抗?jié)B試驗(yàn)，抗?jié)B等級都在S10以上。

4 結(jié)語

選用質(zhì)量滿足規(guī)范要求的機(jī)制砂拌制混凝土，混凝土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)、施工性能及耐久性能均能達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，混凝土的質(zhì)量能夠保證。目前在混凝土工程中大量使用機(jī)制砂，保證了工程質(zhì)量，節(jié)約了工程成本，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。