砂是混凝土组成的主要材料。随着社会的发展，砂石业同其它建材行业一样发展很快。我国砂石年产量由90年代的6亿多吨增加到60亿吨，其中砂约30亿吨。砂石成为所有产品中增量大的产品。但天然砂资源是一种地方资源、是短时间内不可再生和不利于长距离运输的，随着建筑业发展和对建筑工程质量的重视,建筑市场用砂数量越来越大,质量上要求越来越高,而合格的天然砂资源却越来越少,有些地方甚至无天然砂的情况，混凝土用砂供需矛盾成为突出，砂生产也因资源的变化而有所改变,建筑用砂的质量和数量对建筑市场的影响日益明显。

近几年，在很多地区都开始开发不同质地的细骨料用来满足混凝土的大量使用，其中机制砂的利用尤为广泛。在工程建设过程中,砂石作为混凝土结构材料的重要组成部分,其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。在满足用砂性能指标的前提下,选用经济可行的方案,既要满足施工质量要求,又要有效地控制生产成本,这样在天然砂资源缺乏的地区,使用机制砂进行混凝土施工生产不仅是可行的,其综合效益。

根据机制砂的坚固性与耐久性试验显示表明机制砂的坚固性能比河砂稍差,但仍然达到GB/ T 141684293标准的优等品指标,在普通混凝土中使用不存在问题。但在经常遭受摩擦冲击的混凝土构件中使用,除掺用外加剂,还应控制混凝土的灰砂比和砂的压碎指标与石粉含量。为探明机制砂中的石粉对水泥性能的影响,按内掺法将粒径小于75μm 的石粉掺入水泥中试验。结果表明:石粉取代部分水泥后,对凝结时间和安定性均无影响。当取代量小于5 %时,水泥强度略有提高(1 %～4 %) ,其原因主要是石粉中的碳酸盐在水泥水化过程中与水泥的铝硅酸盐形成碳铝酸盐,使水泥强度得以提高;当取代量大于10 %时,随取代量的增加水泥强度呈直线下降,原因是水泥的铝成分有限,过多的石粉只能起惰性料的填充作用,反而降低水泥的活性。混凝土试验结果表明:在水灰比相同的条件下,机制砂中小于75μm 的砂粉含量在30 %以下时除高等级混凝土的抗压强度略低于中砂(河砂) 混凝土外,其他的抗折、抗拉、抗压强度以及钢筋的粘结力都高于河砂混凝土,参照有关国外文献资料的结论相符。混凝土耐久性试验根据GBJ 82285 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准;混凝土抗压疲劳强度试验荷载采用受压稳定脉冲荷载试验荷载循环次数为200 万次,下限应力与上限应力的比值称为荷载循环特征系数( P) ,为0. 15 。在此条件能承受200 万次反复荷载不破坏,即可在桥梁等混凝土结构物使用。试验结果表明,机制砂混凝土能够满足这方面的要求,在自然条件的外力作用下影响混凝土建筑物寿命的诸多因素,一般认为冻融交替是主要环节,机制砂混凝土能够满足技术规范要求。同时,机制砂密度大,空隙率小,有利于提高混凝土抗压弹模的受压徐变强度。机制砂的收缩率比河砂混凝土略小,主要受石粉含量的影响。根据国外有关资料介绍,混凝土的收缩率随集料小于75μm 粉尘含量的增加而变大,所以使用机制砂时(特别是高强混凝土) 除掺用外加剂,降低用水量和加强搅拌捣振、养护外,还应适当限制75μm 的粉尘用量。机制砂的技术指标要求GB/ T 1468422001 建筑用砂中的对机制砂的颗粒级配与天然砂的级配基本相同,只是50μm 的筛有些放宽,这主要原因是根据以往应用机制砂的经验特征所规定的。

亚甲蓝MB 值检验专门用于检测小于75 μm 的物质是纯石粉,还是泥土的一种检验方法。由于机制砂的外貌特征与天然砂不同,天然砂外观呈黄色,含泥量高低从外观上可以判定其多少。而机制砂多数呈灰白色或黑色,颗粒尖锐,看上去石粉很多。机制砂的石粉含量根据混凝土强度等级分别定为3 % ,5 % ,7 % ,比天然砂含泥量相对放宽2 %。为防止机制砂在开采加工过程中因各种因素掺入过量的泥土,在GB/ T 1484622001 建筑用砂中规定了测试机制砂石粉含量时*行亚甲蓝MB 值的检验或快速检验,而且都定为砂材料出厂(场) 和施工时现场复试的必检试验项目。亚甲蓝MB 值检验检测结果,合格的机制砂石粉含量按3 % ,5 % ,7 %控制使用;亚甲蓝值的检验检测结果,不合格的机制砂的石粉含量按1 % ,3 % ,5 %(与天然砂的含泥量相同) 控制使用,这样就避免了因机制砂的石粉含量过高而给混凝土带来的负作用。

由于石粉的存在对其拌合物的作用有有利的方面也有不利的方面,因此可以对石粉进行控制使用。对机制砂石粉的要求有所不同。耐磨混凝土小于5 % ,用于普通混凝土小于7 % ,用于砂浆小于10 %;英国对于重载混凝土的机制砂石粉含量要求小于8 % ,对于用普通混凝土机制砂石粉含量15 %;日本对用于混凝土机制砂石粉含量要求是小于7 %。由于我国建筑业应用机制砂处于起步阶段,而我国地域广阔,矿产复杂,各地生产和使用机制砂的水平相差很大,因此国标在对石粉的控制要求偏于亚甲蓝,但根据多次使用机制砂及株六铁路复线、四川高县惠泽水库施工中针对石粉对混凝土性能影响展开的大量试验数据可以证明,对机制砂石粉含量可以放宽标准使用,可参照以下标准进行试验后确定控制含量:配制强度等级大于C30 的混凝土机制砂石粉含量小于10 % ,配制强度等级为C20～C30 的混凝土机制砂的石粉含量小于15 %。配制强度等级小于C20 的混凝土机制砂的石粉含量小于20 %。

用机制砂配制混凝土与天然砂无大的区别,一般来讲,同坍落度的前提下,机制砂的用水量要稍大些,但要根据施工条件及结构物和运输等因素考虑。但对混凝土的强度基本不变;用机制砂配制泵送混凝土等特种混凝土时注意砂率不宜过高,防止降低混凝土强度和耐久性等工程质量。

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