與河沙相比，機(jī)制砂配置混凝土的使用注意點(diǎn)
說起機(jī)制砂在混凝土中的使用，已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史，但我們對很多混凝土工程技術(shù)還很陌生，本文主要針對在使用機(jī)制砂時(shí)，可能存在的幾個(gè)誤區(qū)進(jìn)行討論。
一、機(jī)制砂的特性
根據(jù)GB/T14684—2011《建筑用砂》規(guī)定，機(jī)制砂（人工砂）不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒，而是指粒徑不超過4.75mm，并且經(jīng)過除土處理、機(jī)械破碎、篩分制成的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒。
機(jī)制砂目前的細(xì)度模數(shù)一般在2.6~3.6之間，屬于中粗砂，含有一定量的石粉，不但顆粒級配不規(guī)則，而且表面粗糙，棱角尖銳。但是機(jī)制砂的顆粒和級配并不是固定的，影響因素有很多，比如各地生產(chǎn)礦源、加工設(shè)備、工藝等，但只要是符合規(guī)定的機(jī)制砂，技術(shù)指標(biāo)都過關(guān)，就可以用在混凝土中。
由于機(jī)制砂本身的特點(diǎn)所決定，即使是跟級配和細(xì)度模數(shù)都一樣的天然砂比較，甚至配比設(shè)計(jì)、其他材料成型養(yǎng)護(hù)條件都一樣，用機(jī)制砂配置的混凝土的特點(diǎn)是：如保持坍落度不變，則需水量增加；坍落度減小，28d標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度提高。如果在混凝土配比設(shè)計(jì)時(shí)按天然砂的規(guī)律，機(jī)制砂的需水量很大，而且和易性比較差，還容易產(chǎn)生泌水，較明顯的是在水泥用量少的低強(qiáng)度等級混凝土中。
二、機(jī)制砂配制混凝土的幾個(gè)誤區(qū)
2.1石粉的作用
長期以來，粉和泥都是砂中粒徑小于0.075mm的顆粒，因?yàn)槿狈茖W(xué)的了解，認(rèn)為石粉對混凝土有害，不能加以利用，甚至不惜浪費(fèi)時(shí)間和錢財(cái)，除去砂中的石粉。其實(shí)，許多的國內(nèi)外專家都認(rèn)為，混凝土中加入適當(dāng)?shù)氖凼怯泻锰幍摹?/span>
機(jī)制砂混凝土中的石粉的作用有三個(gè)，分別是：
① 水化作用
有研究表明，水化早期形成的鈣礬石會在后期向單硫型硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化，這會降低水泥石的強(qiáng)度，但是加入含有碳酸鈣的石粉，就可以有效解決這個(gè)問題。
另外，石粉是以碳酸鈣為主的，而碳酸鈣可以和C3A發(fā)生水化反應(yīng)，形成水化碳鋁酸鈣，從而提高了混凝土的強(qiáng)度。
② 填充作用
石粉可以填充混凝土中的空隙，充當(dāng)混凝土的填料，以此增加混凝土的密實(shí)度，從而起到惰性摻合料的作用。對于膠凝材料用量少、拌合物性能差的特點(diǎn)，只要使用中、低強(qiáng)度等級的機(jī)制砂混凝土，就可以得到有效的彌補(bǔ)。
③ 保水增稠作用
機(jī)制砂混凝土中有石粉，可以降低混凝土拌合物離析和泌水的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槭劭梢晕栈炷林械挠盟?，無形中增加了混凝土的單方用水量，所以石粉含量越高，混凝土的粘度就越大。
另外，加入石粉也可以減少混凝土的收縮，補(bǔ)償混凝土后期水化用水，因?yàn)?，即使混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也會漸漸釋放。
但是，石粉含量應(yīng)該適量。機(jī)制砂中石粉的主要成份為碳酸鈣，但水化作用并不是無限的，也要受限于水泥的成份。如果石粉含量過高，不利于集料與水泥石的粘結(jié)，降低混凝土性能。
另外，石粉含量超過一定限值后，不利于混凝土的耐久性能，因?yàn)閱畏绞鄢袚?dān)的保水量明顯減少，干縮明顯變大。
綜合各種研究，一般C50以下混凝土石粉含量應(yīng)控制在10%~15%，而C50以上混凝土石粉含量應(yīng)該不超過10%。
2.2泵送機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)
2.2.1單方用水量
河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內(nèi)摩擦力小，在混凝土中顆粒間絞合力較小，對水的需求量相對機(jī)制砂要小。而機(jī)制砂表面粗糙，棱角多，在混凝土中顆粒間絞合力較大。
由于機(jī)制砂泵送混凝土黏度較河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180~220mm，其單方用水量一般在175~185kg/m3左右，這與河砂混凝土較低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度時(shí)，如使用較低的用水量，必然導(dǎo)致外加劑超摻，從而導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低粘度，導(dǎo)致預(yù)拌混凝土的質(zhì)量無法保證。
因而，做機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不能過度的追求使用外加劑降低混凝土的單方用水量，機(jī)制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計(jì)的比河砂混凝土略大。
2.2.2砂率
一般而言，為提高產(chǎn)能，生產(chǎn)出的機(jī)制砂多為中粗砂，砂的細(xì)度模數(shù)一般在2.6~3.6，1.18mm以上的顆粒較多，占50%~70%，砂中0.315mm的組分在8%~13%波動，而后者的數(shù)量對混凝土可泵性影響很大。
JGJ/T10-95《混凝土泵送技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，細(xì)骨料應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》規(guī)定，通過0.315mm篩孔的砂不應(yīng)少于15%，有良好的連續(xù)粒級。
但一般的砂場生產(chǎn)出的機(jī)制砂0.315mm略顯不足，同時(shí)1.18mm以上的偏多，這對配制泵送的機(jī)制砂混凝土帶來了一定的難題。一般常采用的方法是適當(dāng)提高砂率，增加0.315mm的顆粒的數(shù)量，以保證機(jī)制砂混凝土的可泵性。
然而，現(xiàn)在配制機(jī)制砂泵送混凝土也存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為砂率越大越好施工，C15~C30低標(biāo)號混凝土砂率有些已達(dá)到60%~70%。如果砂率過大，雖然保住了工作性，但新拌混凝土的早期收縮就增加了，容易出現(xiàn)塑性開裂等問題。在夏季溫度比較高的時(shí)候表現(xiàn)的更為明顯。
通常為保證機(jī)制砂混凝土的可泵性，同時(shí)保證配制混凝土的經(jīng)濟(jì)性，配制機(jī)制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%~10%的砂率。
三、小結(jié)：
隨著國家建設(shè)的蓬勃發(fā)展，河砂資源愈發(fā)緊缺，機(jī)制砂泵送混凝土應(yīng)用將會越來越多。由于機(jī)制砂自身的特點(diǎn)，在混凝土配制技術(shù)上和河砂略有差異。因而在配制機(jī)制砂混凝土?xí)r，不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法，對石粉的作用、單方用水量、砂率這三個(gè)可能走進(jìn)的誤區(qū)應(yīng)加強(qiáng)認(rèn)識，從而配制出經(jīng)濟(jì)性、工作性、耐久性良好的機(jī)制砂混凝土。
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