机制砂特性及在公路工程混凝土中应用的相关问题分析

机制砂特性及在公路工程混凝土中应用的相关问题分析

廖承

中铁十一局集团第一工程有限公司湖北襄阳441104

摘要：众所周知，混凝土是建筑施工环节中的不可或缺的材料之一，而砂石材料又是其构成的主要成分之一，因此，砂石材料的性能对建筑工程的质量具有重要影响。随着我国经济的不断发展，建筑项目的规模不断扩大，对建筑原材料的质量需求也不断提高，从而促使筑领域中不断有新型材料和施工技术出现，其中，机制砂作为建筑原材料中砂石材料的新型替代品在建筑领域中应用越来越广泛。

关键词：机制砂特性；公路工程混凝土；应用

1石粉含量及特性

1.1石粉含量

在原来的混凝土工程中，天然砂作为混凝土工程的主要原料，在混凝土中起着填充和集料作用，大量被使用。天然砂属于自然资源的一种，随着天然砂资源的日益匮乏，混凝土行业只能通过人工手段，制造替代天然砂的机制砂。天然砂是由人工开采筛分，其中粒径小于0.075毫米的颗粒含杂质较多，称为泥；机制砂由机械破碎筛分，粒径小于0.075毫米的颗粒，称为石粉。由于现代工艺及原材料本身的材质问题，机制砂的生产是不可避免会产生石粉的。石粉相对于天然砂中的细质泥，杂质较少，主要成分与机制砂的材质相同，区别只在于颗粒大小不同，属于细微级配比。而天然砂中小于0.075mm颗粒被认为是泥，在混凝土工程中被认定为杂质，为有害成分。对于石粉的含量对机制砂混凝土的影响，目前还没有一个统一的研究结果。有人认为石粉的含量过高会影响混凝土的强度和和易性。可以确认的是，石粉含量配比的不同，对机制砂混凝土的性能一定会产生影响，这种影响既有正面的，也有负面的。我们对石粉特性和含量的研究，应当集中在石粉含量对机制砂混凝土拌合物的工作性能和强度上，通过对石粉含量和特性的研究，得出最佳石粉含量的配比，使石粉在机制砂混凝土中的负面影响降到最低。

1.2石粉特性

石粉与机制砂母岩属于同一种材质，因此，石粉在机制砂混凝土中的活性，对混凝土拌合物的粘合性和稳定性具有一定的影响。客观而言，石粉具有的杂质比天然砂中细质泥低，在混凝土中应当不同于杂质的效果，更多的是对混凝土拌合物有着填充、优化结构的效果，使混凝土的密实性和粘合度增强，提高混凝土的强度。但这种填充效果也有一定的上限，当石粉含量超过限度，会出现反而不利于混凝土粘结的效果，并且由于石粉含量过高，影响到混凝土的单位用水量，使混凝土的强度和稳定性降低。石粉含量太少，粗颗粒偏多，混凝土可泵性能和流动性差，这是在进行混凝土石粉含量研究时必须着重注意的。可以说，机制砂石粉含量值的大小，对机制砂混凝土工作性和稳定性有着极其重要的影响，在实际施工时，必须严格控制机制砂中的石粉含量。在公路工程中《公路桥涵施工技术规范》JTGF50-2011中对机制砂的石粉含量要求控制在10%以内。

1.3机制砂基本特性

（1）工业化制造，机制砂的生产质量可以得到显著的提高，可以从选材和破碎等系列工艺技术上，形成标准化的规格质量控制体系，生产制造条件很好，这可以使得砂的生产质量得以很好的保证。（2）砂物理特性好，由于机制砂可以通过严格机制进行选材和制造，因此可以很好地避免风化岩石、含泥土岩石或者强度差的石材，可以很好地控制砂的原材料，可以成为高等级混凝土的原料。（3）级配可以调整，可以根据工程建设的要求调整好机制砂的颗粒级配和模数，这样是可以通过相关机械设备和工艺流程进行控制，因此可以根据工程建设的要求主动调整这些参数。（4）可能含有一定石粉。机制砂的石粉和泥土可以都小于0.075mm，但是成分和细度都存在一定的差异，这使得适量的石粉会存在其中，虽然可以提高机制砂的工作性能，但是可能会一定程度影响机制砂的力学性能。（5）机制砂细度模数较高，和天然砂相比而言机制砂普遍偏粗的细度模数往往在3.0以上，加上采用不科学的水洗方式，大量的细分随着水洗被带走，造成这机制砂的颗粒级配稍差，使得混凝土的和易性较差，容易引起外观质量的相关缺陷。

2机制砂在混凝土中的应用问题

2.1正确认识机制砂中石粉作用

相关数据表明，我国机制砂产生的石粉粒径一般在0.016mm以上，是泥粒径的四倍。与机制砂中的泥不同，机制砂混凝土中含有适量的石粉能提高混凝土的性能，可以弥补机制砂和易性较差的缺点，提高机制砂混凝土的质量。公路工程中《公路桥涵施工技术规范》JTGF50-2011，机制砂中石粉的含量在3%~7%为宜。根据不同地区机制砂特性的不同，具体的石粉含量由供应方和需求方的需求决定。相关工作人员对于机制砂中的石粉与泥土要形成一个正确的认识，区分对待。

2.2机制砂混凝土配合比设计

一个需要引起注意的问题是，目前由于材料、工艺、机器等方面的限制，机制砂的制作及机制砂混凝土的配比大多只有一个理论数值，缺乏更多的实验数据和应用结论支持，可以说依然处于非常不成熟的状态。目前大部分混凝土企业的工作都只是参考了天然砂混凝土的配制工序，差距只在于提高了机制砂的出砂率，使机制砂含量增多，从而提升机制砂混凝土的工作性。但从本质上来说，机制砂和天然砂的特性差异巨大，单纯套用天然砂混凝土的制法，不仅无法提高机制砂的工艺效果，对混凝土制作的硬件也会造成损伤。对于这个问题，我国已有相关专业的研究者予以了重视，并就机制砂的特性专门研究了机制砂混凝土的配合比设计，并获得了一定进展。从现有的研究成果看来，一种在普通混凝土配合比设计和高性能混凝土设计配合比的基础上，将外加剂计算在内，将胶凝材料和石粉等细微颗粒合计为整体，以粉体与水泥单位体积用水量比作为当量系数，根据当量系数计算粉体当量体积的办法，能够较好地解决低强度等级机制砂混凝土拌合物工作性的问题。

2.3采用新生产工艺与品质管理

我国国土资源辽阔，机制砂的生产方式也多种多样，采用不同的母岩的生产，所以导致了不同地域中机制砂的粒级、颗粒形状以及石粉含量各不相同。比如在利用同一种机制砂生产方式的情况下，浙江地区机制砂中石屑以片状为主，而在我国河南一带，机制砂中石屑的形状相对较好。所以，各个企业在工程建设过程中，应根据当地机制砂原料的特点，结合自身对机制砂原料的实际需要，利用不同的设备对机制砂原料进行不同方式的加工，保证机制砂的质量满足施工工程的要求，进而保障建设工程高质量的完成。由于机制砂的形状等特点会对混凝土质量产生影响，最终影响整个工程的施工质量，因此，在进行机制砂生产时，应选择一些能生产形状较好的机制砂的生产设备，比如采用反击破工艺。合适的机制砂生产设备能提高机制砂的生产效率，提高机制砂的质量。

结语

机制砂通过工业化手段将开采的石材进行机械化加工，使得配置的混凝土能够满足各种使用需求。机制砂的推广应用不仅能够减少河砂的混乱开采，减少环境破坏，还能够提高混凝土备受诟病的耐久性能。

参考文献：

[1]文波.机制砂特性及在混凝土中应用的相关问题研究[J].科学咨询，2017（45）：41-43.

[2]柯国炬，王佳茜，田波，等.机制砂混凝土可泵性影响因素研究[J].混凝土与水泥制品，2016（2）：25-36.

[3]蒋正武，陶志龙，任强.机制砂自密实混凝土泵送压力规律研究[J].建筑材料学报，2017，20（1）：16-19.