［摘要］本文通過機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用情況對混凝土質(zhì)量、成本影響的理論分析和相關(guān)的試驗驗證，力圖為預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中原材料質(zhì)量控制、混凝土質(zhì)量波動分析和生產(chǎn)控制提供參考。

　　0　前言

　　隨著我國建筑市場的快速發(fā)展，建筑用砂需求越來越大，但天然砂的資源在逐步減少；近年來我國對環(huán)境保護(hù)的意識日益加強(qiáng)，一些地區(qū)已經(jīng)禁止采砂。因此砂源緊張的矛盾相對突出，價格也大幅上升，在這種背景下，機(jī)制砂的推廣使用日益受到人們重視。

　　1　試驗用材料和試驗方法

　　1.1　試驗用材料

　　本試驗所用原材料見表1。

　　1.2　試驗方法

　　選用中砂、細(xì)砂、細(xì)砂（50%）+ 機(jī)制砂（50%）三種細(xì)集料，分別試拌C20、C30、C40 三個強(qiáng)度等級的混凝土。

　　調(diào)整用水量，保持試拌混凝土坍落度基本相同，對新拌混凝土工作性、強(qiáng)度進(jìn)行比較、評估。

　　對所有試拌物，都進(jìn)行坍落度、泌水率測試及和易性觀測，混凝土成型尺寸為100mm×100mm×100mm 立方體試件以測混凝土抗壓強(qiáng)度，所有用于強(qiáng)度測試的混凝土試件都按GB/T50081-2002 標(biāo)準(zhǔn)制作，試件成型后在成型室中靜置一晝夜，然后脫模放入溫度為（20±2）℃的Ca(OH)2 飽和溶液中養(yǎng)護(hù)至測試齡期（7d、28d）。

　　2　試驗結(jié)果及分析

　　用水量、坍落度、實際水灰比、強(qiáng)度結(jié)果見表2、表3、表4。

　　2.1　機(jī)制砂的摻入對混凝土質(zhì)量的影響

　　研究表明：細(xì)集料的級配及顆粒形狀、大小對混凝土的工作性產(chǎn)生很大的影響，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度。良好細(xì)集料可用較少的用水量制成流動性好、離析泌水少的混凝土，達(dá)到增強(qiáng)或節(jié)約水泥的效果。適應(yīng)預(yù)拌混凝土泵送特點，預(yù)拌混凝土所用細(xì)集料應(yīng)當(dāng)具備：空隙率小，以節(jié)約水泥; 比表面積要小，以減少潤濕集料表面的需水量; 要含有適量的細(xì)顆粒（0.315mm以下），以改善混凝土的保水性和增加混凝土的密實性以及粘聚性，有利于克服混凝土的泌水和離析; 顆粒表面光滑且成蛋圓型，減小混凝土的內(nèi)摩擦力，增加混凝土的流動性。

　　機(jī)制砂的主要特點：基本為中粗砂，含有一定量的石粉；篩余基本滿足天然砂I 區(qū)、II 區(qū)要求，0.315mm 以下顆粒一般低于20%，因此機(jī)制砂自身的空隙率一般較大；顆粒粒型多呈三角體或方矩體，表面粗糙，棱角尖銳，且針片狀多。所以機(jī)制砂不宜單獨作為細(xì)集料在混凝土中使用，特別是在泵送混凝土中使用。而細(xì)砂的特點是0.315mm 以下顆粒過多，造成細(xì)砂比表面積較大，在混凝土中引起需水量上升，從而使混凝土強(qiáng)度下降。而按一定比例將機(jī)制砂和細(xì)砂混合后的混合砂能彌補(bǔ)二者的不足，可使混合砂顆粒總體粒型、空隙率、比表面積均得到改善，并能在混凝土中取得良好的效果。

　　試驗中將機(jī)制砂與細(xì)砂按1 ∶ 1 混合后，細(xì)度模數(shù)增加為2.6，級配基本符合II 區(qū)砂要求，0.315mm 以下顆粒含量為32%。

　　由試驗結(jié)果可知：使用天然中砂拌制的混凝土用水量最少，和易性最好，強(qiáng)度最高；使用天然細(xì)砂拌制的混凝土用水量最多，和易性最差，泌水大，強(qiáng)度最低；將機(jī)制砂和細(xì)砂按1 ∶ 1混合拌制的混凝土用水量雖然也較高，但和合物和易性良好，泌水量少，強(qiáng)度雖比用天然砂的混凝土略低，但比使用細(xì)砂的混土強(qiáng)度要高。

　　試驗結(jié)果表明：我們通過對機(jī)制砂的顆粒級配及細(xì)砂的級配情況的分析，經(jīng)試驗來確定兩者的摻量，從而可以使混合后的細(xì)集料級配得到優(yōu)化，使混凝土具有良好的工作性，滿足混凝土泵送及強(qiáng)度要求。

　　2.2　石粉含量對混凝土質(zhì)量的影響

　　在機(jī)制砂的生產(chǎn)過程中，可能會同時帶入一定量的泥，按照傳統(tǒng)的含泥量檢測方法不能區(qū)分石粉和泥的含量，給生產(chǎn)和使用都帶來了一定的困難。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684-2001 特別規(guī)定在石粉含量測定前先要進(jìn)行亞甲藍(lán)ＭＢ值測定或進(jìn)行亞甲藍(lán)快速試驗，以此來判別泥的含量。石粉與泥是兩種不同的物質(zhì)，其成分不同，顆粒分布也不同，在混凝土中發(fā)揮的作用也不同。泥沒有水泥的水化能力，不能象水泥一樣和集料相互結(jié)合產(chǎn)生強(qiáng)度；不能象砂、石一樣在混凝土中起骨架作用；只相當(dāng)于在水泥石中引入了一定數(shù)量的空洞和缺陷，增加了水泥石的空隙率，并且這些孔大多在幾十到幾百微米的范圍內(nèi)，甚至更大，嚴(yán)重影響水泥石的強(qiáng)度；泥質(zhì)組分大幅度增加了混凝土的用水量，加大了混凝土的實際水灰比，降低了水泥石的強(qiáng)度。而適量的石粉能起到非活性填充料作用，增加漿體的數(shù)量，減小水泥石的空隙率，使水泥石更密實，由此提高了混凝土的綜合性能，同時由于漿體的增加，改善混凝土的和易性，從而提高了混凝土強(qiáng)度，來彌補(bǔ)機(jī)制砂表面形狀造成的和易性下降和用水量上升造成的強(qiáng)度下降。

　　以表3 中試-7 配合比為基礎(chǔ)，選用不同石粉含量的機(jī)制砂進(jìn)行試拌，觀測拌和混凝土的用水量及28 天強(qiáng)度。試驗結(jié)果列于表5。

　　由表5 可知，在同一配比中，隨著石粉含量的增加，拌和物用水量有上升趨勢，但混凝土強(qiáng)度并沒有下降趨勢，在石粉含量一定范圍內(nèi)，石粉含量增加，混凝土強(qiáng)度同樣上升。試驗中石粉摻量為3% 的混凝土拌和物和易性較差，保水性差，隨著石粉含量的增加，和易性明顯改善，泌水少且易于振實。因此，機(jī)制砂在泵送混凝土生產(chǎn)中，適量石粉對增加混凝土泵送性能十分有利，特別在低標(biāo)號混凝土中，能有效提高混凝土和易性及減少泌水量，且混凝土強(qiáng)度不會下降。

　　4　機(jī)制砂的使用對混凝土成本的影響

　　根據(jù)建筑市場對原材料單價的統(tǒng)計，機(jī)制砂和細(xì)砂單價均比天然中砂低，試-4、試-8、試-12 配合比成本分別與試-1、試-5、試-9 相同，配比中分別增加10kg 水泥和適量外加劑，保持拌合物坍落度相同，來進(jìn)行強(qiáng)度比較。由試驗結(jié)果可知：在成本、坍落度相同條件下，機(jī)制砂和細(xì)砂按1 ∶ 1 混合后使用，其強(qiáng)度與天然中砂基本接近，隨著混凝土強(qiáng)度等級升高，其強(qiáng)度比使用天然砂時大。因此，合理選用機(jī)制砂摻用比例，調(diào)整混合砂的顆粒分布是完全能配制出性能良好的預(yù)拌混凝土，且混凝土成本不會上升，反而可能下降。

　　5　結(jié)語

　　通過以上分析討論和相關(guān)試驗驗證，作者認(rèn)為：

　?。?）機(jī)制砂完全能在預(yù)拌混凝土中應(yīng)用，并且質(zhì)量是有保證的。

　?。?）機(jī)制砂的使用不會造成混凝土成本上升。

　　（3）在預(yù)拌混凝土的使用中，必須根據(jù)原材料情況、混凝土強(qiáng)度等級、工程部位來選擇機(jī)制砂的摻量。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 建筑材料（第三版）［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988：56-59.