【砂石骨料】機制砂使用過程的質量監控

作者：河南祥瑞機器

發布時間：2019-07-07

本文從機制砂選用、生產、檢測、配合比等進行分析，結合施工使用等方面進行總結，介紹使用機制砂時的質量控制要點，以供同行借鑒參考。

引言

廣東河流眾多，河砂資源也相對豐富，但目前河砂也已經出現緊缺狀況，供不應求，實際情況是加價也很難購買到質量好的河砂。在廣東沿海地區，偷用海砂的情況愈發嚴重，對質量控制提出更高要求，因此，采用機制砂是勢在必行。利用機制砂配制混凝土在國內外已有多年歷史，并在工程中得到廣泛使用，在工程質量、經濟方面都非常可觀。雖然廣東還未全面使用機制砂，但已經在大力推廣，發布了《廣東省公路工程機制砂水泥混凝土應用技術規范》(簡稱廣東省規)后，機制砂使用范圍得到迅速擴大，從一開始的C30及以下混凝土，發展到C50以上混凝土的使用。但隨著機制砂使用的推廣，也面臨著如何保證機制砂質量，如何控制工程質量等問題。

本文從機制砂選用、生產、檢測、配合比等進行分析，結合施工使用等方面進行總結，介紹使用機制砂時的質量控制要點，以供同行借鑒參考。

1機制砂控制指標及質量控制

www.csir.com.cn機制砂控制指標

(1)母巖抗壓強度。

宜使用潔凈、質地硬質、未風化且性質穩定的石灰巖、白云巖、花崗巖、安山巖、石英巖、輝綠巖、砂巖和玄武巖等生產機制砂，不宜使用泥巖、頁巖、板巖等生產機制砂。應優先使用花崗巖、砂巖，母巖抗壓強度應滿足表1要求。

(2)顆粒級配。

基本與《建設用砂》(GB/T14684－2011)(簡稱《國標》)相一致，考慮到機制砂中粉料含量高，其www.csir.com.cn累積篩余比河砂略低。

(3)石粉含量、泥塊含量，按表2所示進行控制。

(4)有害物質。

遵照國家標準控制。

(5)壓碎指標。

參照《國標》進行分級控制。

(6)表觀密度、堆積密度、空隙率。

表觀密度大于2500kg/m3、松散堆積密度大于1400kg/m3、空隙率小于45%。

(7)堿集料反應。不得具有潛在堿活性。

www.csir.com.cn機制砂質量控制要點

機制砂在實際使用中，若對巖石選用合適，則其有害物質指標、壓碎指標、密度等指標基本能符合規范要求，其質量控制的難點、重點在于對顆粒級配、石粉含量及使用過程中含水率的控制。

www.csir.com.cn機制砂級配不良、石粉控制

這兩個指標不穩定是使用過程中面臨的主要問題。機制砂形狀尖銳，對混凝土和易性不利，而適量的石粉能彌補這一缺陷。合適的石粉可改善混凝土的和易性，能增加混凝土的漿量和漿體粘稠性，減少泌水、離析現象；還能充當摻合料使用，減少水泥用量。這兩個指標控制在什么范圍是質量控制的重點，建議級配范圍控制在Ⅱ級，細度模數控制在www.csir.com.cn～www.csir.com.cn之間，石粉含量控制在6%～9%之間。

控制機制砂級配不良、石粉含量不穩定還應從以下兩方面入手：

(1)抓設備投入。機制砂的生產應選用反擊式破碎機，這樣能較好地控制其級配和棱角性；生產過程中的除塵方式應選用干式除塵系統進行除塵和調整石粉含量，才能有效、穩定地控制石粉含量。

(2)加強樣品抽檢。生產線需要每周進行1次自查、自校。每個工作日必須對成品機制砂抽檢，進行顆粒級配、石粉含量、泥塊含量檢測；每7個工作日必須對表觀密度、堆積密度、空隙率指標檢測；每月必須對亞甲藍MB值、有機物含量、輕物質含量檢測，這樣才能確保機制砂生產線質量穩定。機制砂進場后每個工作日對顆粒級配、石粉含量、泥塊含量檢測；每7個工作日對壓碎指標、表觀密度、空隙率指標檢測。前期選擇料場時應進行氯離子、堿集料反應檢測，配合比設計時還需要進行水泥、外加劑、機制砂三者的適應性試驗。

www.csir.com.cn使用過程中含水率的控制

機制砂由于石粉含量較高，故其內部的含水量會隨外部環境變化較大，容易因為存放在料倉的機制砂含水量不均勻，使攪拌后的混凝土狀態不穩定，坍落度變化較大，給砼控制帶來困難。針對該問題可在生產前場、后場料倉管理中相應增加含水率控制工序。如干法制砂則需在成品出機時增加噴水裝置，使機制砂具有穩定的含水率，含水率在3%～5%為宜，既能降塵保護環境，還能防止機制砂離析，也保證機制砂含水率均勻。水洗法制砂則需要注意石粉含量的控制，且水洗后需待機制砂含水率在控制范圍內方能運輸出場。機制砂存放在后場時，料倉堆放高度不得高于5m，這樣既能減少含水量內部變化較大，也能防止機制砂滾落離析。

2、混凝土配合比

www.csir.com.cn配合比試驗

本次配合比試驗采用C30普通混凝土為代表，進行河砂與機制砂的混凝土性能對比，與不同粗細機制砂混凝土的比較。配合比設計指標：坍落度160～200mm，設計容重2400kg/m3，水灰比www.csir.com.cn。

原材料：水泥采用臺泥(英德)www.csir.com.cnＲ水泥；機制砂中石粉含量控制在8%左右；碎石采用花崗巖，用5～10mm、10～20mm和16～www.csir.com.cn三檔碎石組成5～www.csir.com.cn連續合成級配；外加劑采用廣東強仕JB－ZSC聚羧酸緩凝高性能減水劑。混凝土具體試配參數見表3，混凝土具體試驗結果見表4。

通過觀察和分析試驗結果，上述4個配合比混凝土具有以下特性：

(1)與河砂混凝土比較，水灰比一致的情況下，機制砂混凝土基本能達到相同的工作性。

(2)與河砂混凝土比較，機制砂混凝土7d強度、28d強度均高3MPa左右。

(3)在水泥用量、水灰比、外加劑摻量不變的情況下，細度模數偏小，會使混凝土工作性有一定程度的降低。總體看，機制砂細度模數對混凝土工作性與混凝土強度影響不大。

(4)為達到設計要求狀態的混凝土，機制砂混凝土砂率比河砂混凝土大，需水量增大，水泥用量也增大，在混凝土強度方面會設計得比較保守。

(5)機制砂混凝土的工作性對用水量變化、砂率變化、石粉含量、外加劑摻量都比較敏感，一個異常都可能很大程度地影響混凝土的工作性，所以會增大配合比設計與調整的難度。

(6)機制砂混凝土攪拌時，由于機制砂石粉含量較多，反應時間較長，要達到穩定狀態，需要增加約60s攪拌時間，否則混凝土拌合物坍落度損失嚴重。

(7)與河砂混凝土比較，得到充分攪拌的機制砂混凝土漿體較多，包裹性較好，粘稠性較好。

www.csir.com.cn機制砂混凝土配合比設計

(1)確定砂率時，可選擇相應河砂混凝土配合比的砂率適當增加3%左右進行試配。

(2)確定外加劑摻量時，可選擇相應河砂混凝土配合比的摻量適當增加www.csir.com.cn%左右進行試配。

(3)在配合比試拌時，攪拌時間需要比河砂混凝土增加約60s。

(4)在配合比調整時，由于機制砂混凝土對各參數變化較敏感，不應過多調整減水劑摻量，減水劑摻量稍微過量，容易使混凝土坍落度超出設計要求上限。

(5)混凝土工作性試驗中，除常規的坍落度、容重、含氣量、強度指標外，對高標號混凝土需要增加1h坍落度變化量檢測指標，必要時可進行凝結時間試驗檢測。

3、施工控制

www.csir.com.cn拌合樓控制

(1)機制砂的料倉場地應硬化，并搭蓬防雨、防曬。

(2)機制砂進場時宜應有固定的含水率(推薦3%～5%)，有助于混凝土狀態穩定，均勻，可控。

(3)攪拌時間需比普遍混凝土增加60s，最少攪拌時間不得少于180s。

(4)每個工作日需定時對混凝土拌合物進行坍落度檢測，確保拌合樓出料的狀態穩定。

www.csir.com.cn運輸、澆筑、間歇時間

廣東大部分地區夏天氣溫遠大于25℃。機制砂混凝土對高溫天氣比較敏感，應盡量縮短運輸、澆筑、間歇時間，或調整外加劑成分進行控制混凝土狀態的持續性。混凝土的澆筑宜連續澆筑，因故中斷或間歇時，其間歇時間應小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間。混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不宜超出表5所示要求。

www.csir.com.cn振搗

振搗宜采用插入式高頻振搗器垂直點振，機制砂混凝土通常起漿快，時間要嚴格把控好，避免過振尤其重要；另外由于第三代減水劑的使用，一些消泡作用不良的外加劑制備的混凝土往往給混凝土中帶來過多的氣泡，難以在合理的時間內充分排出，需要對外加劑的成分進行調整，不可盲目延長振搗時間而導致離析浮漿。

www.csir.com.cn養護

機制砂由于石粉含量高，故施工的混凝土容易在早期發生塑性收縮和干燥收縮開裂。尤其廣東處于炎熱地區，且高標號混凝土自身發熱量大，對養護提出更高要求。對機制砂混凝土應適當增加灑水頻率(15min/次)等措施，以保證構造物得到充分養護，并確保環境的穩定，要注意加強早期的及時養護，有條件的應適當延長養護時間2～3d。混凝土終凝后的持續養護時間應滿足表6所示的要求。

4、結語

(1)機制砂成品質量與母巖性質有很大關系。在生產前，需對母巖性質進行全面調查，查明其巖性、強度、彈性模量、構造及結構、空隙率、吸水率、堅固性，是否存在有害或不利成分等，并評價其對成品質量、產量及對混凝土質量的影響。

(2)選擇合適的母巖及采用干法制砂工藝技術，可以加工出質量穩定的高品質機制砂。

(3)機制砂加工除了定期定批進行質量檢測之外，應關注母巖的變化并及時進行相關檢測和試驗。

(4)在前期配合比設計時，應采用多個設計方案，擇優選擇最佳、最適合現場實際情況的施工配合比。

(5)加強對拌和樓的控制，重點對機制砂含水率、攪拌時間、出廠坍落度進行控制，拌和樓控制到位，是機制砂使用成功的關鍵因素。

(6)應根據工程實際，合理調整混凝土施工工藝及技術，提高施工效率，避免因混凝土失效而造成的浪費。

(7)實踐表明，通過控制好原材料質量，掌握機制砂的特性，優化配合比，完善施工工藝，加強施工管理，所得到的機制砂混凝土力學性能優于天然河砂混凝土的性能。

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