封培然，竺斌，宋利麗

（1. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團(tuán)有限公司 干混砂漿技術(shù)部，四川　眉山　620030；2. 西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川　綿陽(yáng)　621100；3. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，四川　眉山　620562）

淺談機(jī)制砂干混砂漿的過(guò)程控制（中）

封培然1，竺斌2，宋利麗3

（1. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團(tuán)有限公司 干混砂漿技術(shù)部，四川眉山620030；2. 西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽(yáng)621100；3. 四川鑫統(tǒng)領(lǐng)建材集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，四川眉山620562）

本文通過(guò)對(duì)機(jī)制砂干混砂漿生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)廠原材料、中間產(chǎn)物、出廠砂漿的過(guò)程控制，分析了干混砂漿與預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的區(qū)別，建立了過(guò)程控制是實(shí)現(xiàn)干混砂漿質(zhì)量穩(wěn)定可靠保證的觀念，尤其是對(duì)過(guò)程中間產(chǎn)物機(jī)制砂更應(yīng)建立以形貌、顆粒級(jí)配等為中心的質(zhì)量控制手段，拋棄強(qiáng)度唯一的錯(cuò)誤做法，適應(yīng)以機(jī)制砂為核心，水泥為主要膠凝材料的過(guò)程控制檢測(cè)方法，得到以干混砂漿生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)的過(guò)程控制體系。

原材料；過(guò)程控制；中間產(chǎn)物；干混砂漿；檢測(cè)方法；管理體系

（續(xù)前節(jié)）

2.1.3礦物摻合料

干混砂漿中使用礦物摻合料的做法依然來(lái)自預(yù)拌混凝土，因?yàn)檫^(guò)去建筑砂漿采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌形式是無(wú)法添加礦物摻合料的。常用的礦物摻合料主要是粒化高爐礦渣粉、粉煤灰、石灰石粉、硅灰、沸石粉等，使用礦物摻合料的目的主要是降低成本、改善砂漿和易性，通常對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很小，原因是礦物摻合料通常不具有早期反應(yīng)能力，甚至是惰性物質(zhì)。細(xì)粉狀的礦物摻合料需要大量的水潤(rùn)濕表面，并填充顆粒間隙，使用礦物摻合料的砂漿需水量隨著摻量而增加，但砂漿分層度減小，因此要嚴(yán)格控制礦物摻合料的加入量，如果摻加過(guò)量，會(huì)造成砂漿砂漿粘聚性急劇增加，容易出現(xiàn)粘附施工工具等問(wèn)題[15]。干混砂漿生產(chǎn)時(shí)一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配比，同時(shí)在出廠前進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

使用礦物摻合料的目的是改善砂漿和易性，在砂漿和易性良好的條件下就沒(méi)有必要使用，也不必追求較高的活性指標(biāo)，同時(shí)考慮到降低成本的目的，應(yīng)盡量選擇周邊資源。值得注意的是由于砂漿中使用了大量的摻合料降低了砂漿的堿度，在目前施工加水量較大的情況下，砂漿的碳化程度也明顯增加，碳化導(dǎo)致的收縮對(duì)大面積薄層墻面抹灰砂漿的開裂危害性較大，不像混凝土那樣可以通過(guò)密實(shí)度來(lái)加以改善。

2.1.4添加劑

對(duì)于使用機(jī)制砂生產(chǎn)的砂漿，通常使用的保水增稠外加劑數(shù)量較少，相反對(duì)含有引氣劑成分的添加劑使用量較大，原因在于機(jī)制砂中含有大量的石粉。添加劑中的許多成分在砂漿企業(yè)很難檢測(cè)，尤其對(duì)于復(fù)雜的有機(jī)物外加劑，常規(guī)的檢測(cè)項(xiàng)目包括顏色、水分、細(xì)度、燒失量、粘度等，還有一些控制指標(biāo)需要在砂漿中體現(xiàn)，如砂漿2h 稠度損失、14d 拉伸強(qiáng)度、保水率等。過(guò)程控制中很難快速界定添加劑的效果變化，一方面源于干混砂漿的波動(dòng)，另一方面源于添加劑勻質(zhì)性的變化。添加劑過(guò)程控制的滯后必須通過(guò)嚴(yán)格的采購(gòu)合同條款來(lái)加以約束，進(jìn)廠檢驗(yàn)必須留足60d 以上的應(yīng)用時(shí)間，盡量采購(gòu)企業(yè)信譽(yù)良好的產(chǎn)品，并提供添加劑檢測(cè)方法及檢測(cè)報(bào)告。

售后服務(wù)中，對(duì)于出現(xiàn)使用過(guò)程的質(zhì)量波動(dòng)，應(yīng)首先排除砂漿質(zhì)量波動(dòng)的原因，然而對(duì)照使用添加劑的批次，對(duì)比采購(gòu)小樣，如果兩者不一致即可判斷添加劑質(zhì)量波動(dòng)，此時(shí)供應(yīng)商必須協(xié)助解決砂漿質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題，并承擔(dān)相關(guān)責(zé)任。

2.2中間產(chǎn)品

2.2.1機(jī)制砂

機(jī)制砂作為干混砂漿的中間過(guò)程產(chǎn)品類似于水泥生產(chǎn)過(guò)程中的熟料，然而對(duì)于沒(méi)有采取礦山→機(jī)制砂→砂漿三位一體的生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)際進(jìn)廠河砂或機(jī)制砂就承擔(dān)中間產(chǎn)品機(jī)制砂的角色，這時(shí)生產(chǎn)的過(guò)程控制就不在砂漿企業(yè)內(nèi)部，形成了產(chǎn)品鏈過(guò)程控制的分離，容易造成機(jī)制砂質(zhì)量控制的困難。無(wú)論哪種情況，過(guò)程控制的內(nèi)容都是一致的，不能因陋就簡(jiǎn)。

2.2.1.1形貌

機(jī)制砂的形貌比水泥的形貌影響更為明顯，因?yàn)闄C(jī)制砂所占干混砂漿中的份額更大。不同的生產(chǎn)設(shè)備所制得的機(jī)制砂形貌差異較大，最理想的機(jī)制砂形貌是等徑狀，近似于球形，表面粗糙度相同時(shí)，等徑狀的機(jī)制砂比表面積最小，需水量也最少，可以較好滿足砂漿施工性。機(jī)制砂形貌對(duì)后期的硬化強(qiáng)度也有影響，表1給出了不同石子形貌生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度及坍落度[2]。從表中可以看出石子形貌圓滑比相同狀態(tài)下形貌差的混凝土有更大的坍落度，同時(shí)硬化后的強(qiáng)度也略微偏高，如果達(dá)到相同流動(dòng)度那么粒形差的混凝土強(qiáng)度會(huì)更低。砂漿骨料也具有混凝土骨料相同的性質(zhì)。

表1　不同石子形貌、混凝土的強(qiáng)度及坍落度

一般來(lái)講巖石的硬度越大，越不易形成圓球形顆粒，巖石硬度越軟，韌性越大，礦物間離子鍵能和粘結(jié)力越弱，完全沒(méi)有解理或者中等解理的巖石在碰撞和撞擊時(shí)越容易在顆粒表面斷裂為多面體。同一種礦物，顆粒越大，表面越粗糙，顆粒越小，表面越圓滑。表2給出了采用原材料完全相同的兩組干混砂漿的試驗(yàn)結(jié)果，從表中可以看出第二組試驗(yàn)僅比第一組增加25kg 粗砂，用水量相同，但是兩種砂漿的稠度呈現(xiàn)明顯的差異，完全使用細(xì)砂的 F1砂漿擴(kuò)展度比 F2高出13mm，由此可知粗顆粒對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響，這也正是粗砂表面粗糙造成的結(jié)果。

表2　兩種不同配比砂漿的試驗(yàn)結(jié)果

解決上述問(wèn)題的一種措施是拌合增加用水量，提高砂漿拌合物的成漿量，但是將增加砂漿收縮開裂的風(fēng)險(xiǎn)，另一種措施是增加水灰比，這樣雖然膠凝材料含量增加，但砂漿強(qiáng)度也會(huì)下降，同時(shí)增加了成本，因此盡管機(jī)制砂有比河砂提高粘結(jié)強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，但是由于施工性能差，造成施工加水多，機(jī)制砂強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)并不明顯?？刂茩C(jī)制砂形貌重要的是選擇合適的機(jī)械設(shè)備和原材料，石碰石方式優(yōu)于石碰鐵，不解理巖石優(yōu)于解理巖石。另外出制砂機(jī)的機(jī)制砂必須經(jīng)過(guò)篩分后分別儲(chǔ)存，既可以防止物料的離析，也可以滿足不同品種砂漿施工性能的要求。

2.2.1.2機(jī)制砂粒徑

圖4給出了給出了鵝卵石和石灰石兩種礦物制得的粗、中、細(xì)三種機(jī)制砂，其中粗砂粒徑為4.75～2.36mm，中砂粒徑為2.36～1.18mm，細(xì)砂粒徑為小于1.18mm。從圖中可以看出相同巖石制得的機(jī)制砂，粒徑越大，表面越粗糙。不同巖石性質(zhì)之間比較發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r明顯比鵝卵石在相同粒徑的情況下的外觀形貌要圓滑。由此可知質(zhì)地相同的巖石粒徑越小施工性能越好，不同巖石硬度較小的施工性能較好，前者容易受到生產(chǎn)電耗和篩分系統(tǒng)的制約，因此過(guò)程控制時(shí)應(yīng)該在源頭就采用質(zhì)地較軟的巖石，對(duì)采用手工施工的抹灰砂漿應(yīng)該盡量采用細(xì)度較低的顆粒，有條件的盡量降低細(xì)顆粒中的石粉含量，防止需水量增加過(guò)大。

圖4　不同機(jī)制砂圖片

圖5給出了混凝土的骨料粒徑與抗?jié)B系數(shù)的關(guān)系[2]，從圖中可以看出最大粒徑為5mm 的骨料在水灰比為0.6時(shí)僅為最大粒徑40mm 骨料抗?jié)B系數(shù)的四分之一。機(jī)制砂通常不能吸收水分，多余的拌合水接近親水性機(jī)制砂表面，由于重力的作用匯集于機(jī)制砂粗顆粒底部形成水囊，這里正是所謂的界面過(guò)渡區(qū)，界面處薄弱的水化產(chǎn)物填充和粗大的強(qiáng)氧化鈣六方板狀晶體很難形成密實(shí)體，由此可知增大骨料粒徑對(duì)混凝土或者砂漿抗?jié)B性能的影響。一般情況下建筑砂漿采用的骨料粒徑較小，表現(xiàn)不如混凝土明顯，雖然干混砂漿通常沒(méi)有防水性能的要求，但對(duì)于外墻抹灰砂漿或者防水砂漿則應(yīng)注意控制砂漿的最大粒徑。

圖5　骨料粒徑與混凝土抗?jié)B系數(shù)的關(guān)系

機(jī)制砂粒徑的過(guò)程控制就是要控制機(jī)制砂的最大粒徑。在生產(chǎn)中確保不同粒徑的進(jìn)入不同的料倉(cāng)，防止竄料的發(fā)生，每生產(chǎn)200t 機(jī)制砂至少取樣一次，經(jīng)常關(guān)注大于4.75mm 顆粒的含量，一旦超出控制值即表明篩網(wǎng)破損，應(yīng)及時(shí)更換篩網(wǎng)。按照規(guī)定進(jìn)行日常篩網(wǎng)例行檢查與維護(hù)，機(jī)制砂的篩分設(shè)備常用的是概率篩或者直線篩，但國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有非金屬礦的篩分效率規(guī)定值，企業(yè)可以自行設(shè)定相應(yīng)的超徑率和遜徑率保證機(jī)制砂的質(zhì)量穩(wěn)定。

2.2.1.3機(jī)制砂顆粒級(jí)配

砂漿的顆粒級(jí)配是指砂漿中不同粒徑顆粒的分布情況，衡量機(jī)制砂顆粒級(jí)配的優(yōu)劣主要看機(jī)制砂在建筑砂漿中的作用，與混凝土不同的是砂漿主要考慮施工性能，混凝土主要考慮結(jié)構(gòu)承載力?；炷潦谴止橇?、細(xì)骨料、水泥、摻合料在加水硬化后形成致密的結(jié)構(gòu)體，顆粒之間只有形成最緊密堆積狀態(tài)，才能取得最高的抗壓強(qiáng)度，盡管砂漿也有類似要求，但是能否有足夠的流動(dòng)性才是施工的關(guān)鍵。砂漿體系中骨料表面粗糙，骨料必須懸浮于漿體內(nèi)部，在漿體的包裹攜帶下運(yùn)動(dòng)，從這個(gè)意義上講，砂漿的漿骨比必須比普通混凝土的大，當(dāng)然不同的混凝土也有不同的漿骨比，泵送混凝土和自流平混凝土的漿骨比相對(duì)較大，建筑砂漿與后者類似。

表3給出了三種不同來(lái)源的砂，包括兩種機(jī)制砂和一種天然河砂。比較兩種機(jī)制砂與天然河砂可以發(fā)現(xiàn)，河砂中0.3～1.18mm 的顆粒含量占據(jù)了58.8% 接近60%，而機(jī)制砂中相同粒徑分布含量最高為29.24%，僅相當(dāng)于河砂的一半，該區(qū)段顆粒有較好的圓滑度，較低的需水量，河砂其余粒徑分布區(qū)段顆粒含量較少，形成良好的紡錘形結(jié)構(gòu)，而機(jī)制砂則是兩端含量高中間粒徑含量低呈現(xiàn)啞鈴狀分布，由此可知河砂與機(jī)制砂的區(qū)別。

表3　兩種機(jī)制砂的顆粒級(jí)配

機(jī)制砂顆粒級(jí)配的控制主要通過(guò)篩分來(lái)完成，使不同粒徑的機(jī)制砂搭配達(dá)到河砂類似的級(jí)配，即削減兩端顆粒含量，補(bǔ)充0.3～1.18mm 的顆粒含量，有些企業(yè)希望直接購(gòu)買理想級(jí)配的機(jī)制砂，實(shí)際上由于理想級(jí)配顆粒生產(chǎn)的困難，同時(shí)在機(jī)制砂進(jìn)廠時(shí)為顆粒狀物料，不同粒徑的顆粒在裝卸、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都可能發(fā)生離析，因此干混砂漿企業(yè)必須自主配套制砂機(jī)生產(chǎn)后進(jìn)行篩分，通過(guò)兩級(jí)配或者三級(jí)配進(jìn)行搭配使用，這也是發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍做法，國(guó)內(nèi)混凝土企業(yè)通過(guò)二級(jí)或者三級(jí)配可以做到孔隙率降低至40% 以下，節(jié)約水泥20% 以上[2]，砂漿生產(chǎn)同樣可以通過(guò)控制機(jī)制砂級(jí)配降低孔隙率至40% 以下[16]。值得注意的是機(jī)制砂中難免有一定量的石粉含量，這部分含量需要記入膠凝材料中，同時(shí)將砂的級(jí)配控制到4.75～0.075mm。

2.2.1.4機(jī)制砂的水分與石粉含量

機(jī)制砂的水分必須控制小于0.5%，對(duì)于進(jìn)廠已經(jīng)控制水分至規(guī)定值的不需要進(jìn)一步檢測(cè)機(jī)制砂水分，而對(duì)于沒(méi)有制砂系統(tǒng)的企業(yè)就需要采取措施控制水分低于規(guī)定值，措施包括烘干、搭配等。超標(biāo)水分的機(jī)制砂進(jìn)入庫(kù)內(nèi)，容易在粉料的作用下結(jié)塊，對(duì)計(jì)量設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行不利，一旦發(fā)現(xiàn)倉(cāng)頂漏水等情況造成物料水分偏大，應(yīng)及時(shí)泄空存儲(chǔ)倉(cāng)，晾干內(nèi)壁后方可再次使用，而存儲(chǔ)倉(cāng)倉(cāng)頂最好設(shè)置防雨裝置。

機(jī)制砂中的石粉是由于制砂過(guò)程中產(chǎn)生的粉末不能進(jìn)入收塵系統(tǒng)而帶入到細(xì)砂中，制砂系統(tǒng)含塵濃度、收塵位置、風(fēng)量、風(fēng)速等因素都會(huì)影響收塵效果，應(yīng)盡量降低細(xì)砂中的粉含量，即使再次使用也應(yīng)該盡量分離，以方便配料時(shí)使用和控制。嘗試在二次篩分處增加風(fēng)量提高收塵效率也是降低機(jī)制砂石粉含量的一個(gè)措施。有些企業(yè)采用水洗機(jī)制砂剔除石粉含量也不可取，帶來(lái)石粉再次使用的困難。

（未完·待續(xù)）

[15] 封培然，竺斌，宋利麗．干混砂漿生產(chǎn)過(guò)程中幾個(gè)問(wèn)題的探討[J]．水泥工程，2015(3):73-77．

[16] 封培然，竺斌，宋利麗．機(jī)制砂及其砂漿最小空隙率的試驗(yàn)研究[J]．水泥工程，2015(2):1-6．

［通訊地址］四川省眉山市東坡區(qū)四川鑫統(tǒng)領(lǐng)混凝土有限公司（620030）

Discussion on the process control of dry mixed mortar (ⅠⅠ)

Feng Peiran1, Zhu Bin2, Song Lili3
(1. Sichuan Xin Tongling Building Materials Group Co., Ltd., Meishan620030;2. Southwest University of science and technology, Mianyang621100;3. Sichuan Xin Tongling Building Materials Group Co., Ltd., Meishan620562)

Through process control raw materials, intermediate products, the production of dry mortar based on the mechanism of sand into the factory dry-mixed of mortar production process, analyzed dry-mixed mortar and differences of ready-mixed concrete quality control, set up a the concept of process control of dry-mixed mortar quality assurance is to implement stable and reliable, especially the process intermediate of mechanism sand should be more centered on the means of quality control morphology and particle size distribution and so on, abandon mistake behavior for intensity only, to adapted to the process control testing methods of the mechanism of sand as the core and cement as the main gelled material, got control system on the basis of dry-mixed mortar production technology of process.

raw materials; process control; intermediate products; dry-mixed mortar; detection method; management system

封培然（1980—），男，碩士，四川鑫統(tǒng)領(lǐng)集團(tuán)公司技術(shù)中心，主任工程師。