用机制砂配制混凝土前,这几个误区你一定要先了解!

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2018-10-19

1、机制砂的特性

根据GB/T14684—2011《建筑用砂》规定,机制砂(人工砂)不包括软质、风化的颗粒,而是指粒径不超过4.75mm,并且经过除土处理、机械破碎、筛分制成的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒。机制砂目前的细度模数一般在2.6~3.6之间,属于中粗砂,含有一定量的石粉,不但颗粒级配不规则,而且表面粗糙,棱角尖锐。但是机制砂的颗粒和级配并不是固定的,影响因素有很多,比如各地生产矿源、加工设备、工艺等,但只要是符合规定的机制砂,技术指标都过关,就可以用在混凝土中。由机制砂本身的特点所决定,即使是跟级配和细度模数都一样的天然砂比较,甚至配比设计、其他材料成型养护条件都一样,用机制砂配置的混凝土的特点是:如保持坍落度不变,则需水量增加;坍落度减小,28d标准强度提高。如果在混凝土配比设计时按天然砂的规律,机制砂的需水量很大,而且和易性比较差,还容易产生泌水,最明显的是在水泥用量少的低强度等级混凝土中。



2、机制砂配制混凝土的几个误区

2.1石粉的作用

长期以来,由于石粉和泥都是砂中粒径小于0.075mm的颗粒,在没有引入亚甲蓝试验方法以前,缺乏鉴定的依据。一般认为石粉是对混凝土有害的,因为缺乏科学的了解,人们都以为石粉不能加以利用。有的地方甚至不惜浪费时间、精力和钱财,想尽办法来除去砂中的石粉。其实,许多的国内外专家都认为,混凝土中加入适当的石粉是有好处的。

机制砂混凝土中的石粉的作用有三个,分别是:

①水化作用:有研究表明,水化早期形成的钙矾石会在后期向单硫型硫铝酸钙转化,这会降低水泥石的强度,但是加入含有碳酸钙的石粉,就可以有效解决这个问题;另外,石粉是以碳酸钙为主的,而碳酸钙可以和C3A发生水化反应,形成水化碳铝酸钙,从而提高了混凝土的强度。

②填充作用:石粉可以填充混凝土中的空隙,充当混凝土的填料,以此增加混凝土的密实度,从而起到惰性掺合料的作用。对于胶凝材料用量少、拌合物性能差的特点,只要使用中、低强度等级的机制砂混凝土,就可以得到有效的弥补。《山砂混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中对C50~C55强度等级的山砂混凝土(砂率37%~45%),提出石粉不能超过7%,这是因为石粉含量和胶凝材料的总量(混凝土的细粉含量)不能超过550kg/m3。(注:山砂属于机制砂的一种,《山砂混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中特指公称粒径小于5.00mm的,碳酸盐类岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的岩石颗粒。)

③保水增稠作用:机制混凝土中有石粉,可以降低混凝土拌合物离析和泌水的风险。因为石粉可以吸收混凝土中的用水,无形中增加了混凝土的单方用水量,所以石粉含量越高,混凝土的粘度就越大;另外,加入石粉也可以减少混凝土的收缩,补偿混凝土后期水化用水,因为,即使混凝土硬化了,以前被石粉吸收的水分也会渐渐释放。

研究发现,石粉含量应该适量。机制砂中石粉的主要成份为碳酸钙,但水化作用并不是无限的,也要受限于水泥的成份。如果石粉含量过高,不利于集料与水泥石的粘结,因为水泥石中或界面过渡区会出现游离态的石粉,从而降低混凝土性能。另外,石粉含量超过一定限值后,不利于混凝土的耐久性能,因为单方石粉承担的保水量明显减少,干缩明显变大。综合各种研究,一般C50以下混凝土石粉含量应控制在10%~15%,而C50以上混凝土石粉含量应该不超过10%。



2.2泵送机制砂混凝土配合比设计

2.2.1单方用水量

河砂由于自身的特性,颗粒比较光滑,自身的内摩擦力小,在混凝土中颗粒间绞合力较小,对水的需求量相对机制砂相对较小。而机制砂表面粗糙,棱角多,造成在混凝土中颗粒间绞合力较大。由于机制砂泵送混凝土黏度较河砂混凝土大,施工坍落度一般保持在180~220mm,其单方用水量一般在175~185kg/m3左右,这与河砂混凝土较低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度时,如使用较低的用水量,必然导致外加剂超掺,从而导致机制砂混凝土流动性大,但粘性大,泵送性差,经常出现施工现场上加水来降低粘度,导致预拌混凝土的质量无法保证。因而,做机制砂配合比设计时,不能过度的追求使用外加剂降低机制砂混凝土的单方用水量,机制砂混凝土单方用水量应设计的比河砂混凝土略大。


2.2.2砂率

一般而言,为提高产能,生产出的机制砂多为中粗砂,砂的细度模数一般在2.6~3.6,1.18mm以上的颗粒较多,较差的机制砂1.18mm以上的颗粒占到了50%~70%,砂中0.315mm的组分在8%~13%波动。我国多数工程实践表明,采用中砂适宜泵送,砂中通过0.315mm筛孔的数量对混凝土可泵性影响很大。日本泵送混凝土规程规定为10%~30%,美国混凝土协会推荐的细骨料级配曲线建议为20%;国内工程实践亦证明,此值过低输送管易堵塞,上海、北京、广州等地泵送混凝土施工经验表明,此值都在15%以上。JGJ/T10-95《混凝土泵送技术规程》规定,细骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》规定,通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%,有良好的连续粒级。但一般的砂场生产出的机制砂0.315mm略显不足,同时1.18mm以上的偏多,这对配制泵送的机制砂混凝土带来了一定的难题。一般通常采用的方法是适当提高砂率,增加0.315mm的颗粒的数量,以保证机制砂混凝土的可泵性。然而,现在配制机制砂泵送混凝土也存在一个误区,认为砂率越大越好施工,C15~C30低标号混凝土砂率都已经达到了惊人的60%~70%。应该选择适宜的砂率,在做机制砂混凝土配合比设计时,如果砂率过大,虽然保住了工作性,但新拌混凝土的早期收缩就增加了,容易出现塑性开裂等问题,在夏季温度比较高的时候表现的更为明显。通常为保证机制砂混凝土的可泵性,同时保证配制混凝土的经济性,配制机制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%~10%的砂率。



3、结语

随着国家建设的蓬勃发展,河砂资源愈发紧缺,机制砂泵送混凝土应用将会越来越多。机制砂由于存在着规格不一、砂两头粗、中间级配少、表面粗糙、石粉含量偏高、需水量较大等缺陷,在混凝土配制技术上和河砂略有差异。因而在配制机制砂混凝土时,混凝土技术人员不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法,对石粉的作用、单方用水量、砂率这三个可能走进的误区应加强认识,从而配制出经济性、工作性、耐久性良好的机制砂混凝土。

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