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机制砂的特点及应用领域

来源:www.tztqwz.com发表时间:2019-08-28

随着天然砂资源的日益匮乏,加之近年来建设规模的不断扩大,采用机制砂替代天然砂配制混凝土已成为必然趋势。《建筑用砂》(GB/T14684-2011)把由经除土处理的机制砂和混合砂都称为人工砂,执行人工砂的技术要求和检测方法。其中,机制砂定义为“由机械破碎、筛分制成的,粒径<4.75mm的岩石颗粒,但不包括软质岩、风化岩的颗粒”;混合砂定义为“由机制砂和天然砂混合制成的砂”。由机械破碎、筛分特点决定,机制砂的基本特性如下。
(1)生产特点
机制砂是利用当地材料或生产粗骨料的剩余料,用制砂机生产制得,因此可以通过调整制砂参数,人为地控制机制砂的质量,即机制砂的细度模数、粒形和级配都可以进行调整和改进,这一点是机制砂与天然砂的本质区别。同样,由于全国各地机制砂矿源不同、生产加工机制砂的设备和工艺不同,所生产机制砂粒形和级配会有很大区别。
(2)外观特征
天然砂外观多呈黄色,含泥量高也不易看出,而机制砂多呈灰白色或黑色,颗粒尖锐,10%左右石粉含量干法生产的机制砂看上去就像完全是石粉一般,使人心生疑虑,不敢使用。
(3)石粉含量
机制砂在生产过程中,不可避免地产生一定量石粉,这是正常的,也是机制砂与天然砂最明显的区别之一。石粉的具体定义是石料在经除土处理后,加工机制砂过程中形成的粒径<75μm的粉体物质,其矿物组成和化学成分与被加工母岩完全相同。虽同是粒径<75μm的颗粒,但石粉与天然砂中泥的成分完全不同。天然砂中的泥对混凝土是有害的,必须严格控制其含量。而机制砂中适量的石粉对混凝土是有益的,适量石粉的存在可弥补机制砂配制混凝土和易性差的缺陷。同时,石粉的引入对完善混凝土特细骨料的级配(在这一点上,天然砂由于其生成形式的限制,其特细级配部分是不完善的),提高混凝土密实性都有益处,进而起到提高混凝土综合性能的作用。
(4)粗细程度
机制砂目前基本为中粗砂,细度模数一般在3.0~3.7范围。细度模数太大,则粗颗粒太多,<300μm颗粒太少,级配不合理,混凝土和易性变差。细度模数太小,则<75μm石粉太多,混凝土用水量可能增大,强度降低,收缩增大。也就是说,机制砂中石粉含量的变化是随细度模数变化而发生变化的,细度模数小,石粉含量就高,反之,细度模数大,石粉含量低。
(5)级配状况
从颗粒组成统计结果分析,机制砂>2.36mm和<0.15mm的颗粒偏多,而中间颗粒偏少(尤其是0.3mm~1.18mm),有时某一粒级断档。一般而言,机制砂级配只能基本上符合天然砂I区或11区砂的技术要求。
(6)颗粒形状
机制砂由于是机械破碎制成,其粒形多呈三角体或方矩体(有些片状颗粒较多),表面粗糙,颗粒尖锐有棱角,这对集料和水泥的粘结是有利的,但对混凝土的和易性不利,特别是对于强度等级较低的混凝土可引起严重泌水现象。而适量石粉的存在,则在一定程度上弥补了这一缺陷。
综上可知,机制砂作为天然砂的替代品具有其自身的优点及不足,在制备混凝土时应注意如下几点。
(1)注重机制砂混凝土配合比的设计
机制砂由于骨料级配不佳,在配制混凝土时易出现坍落度损失大、拌合物泌水及混凝土泵送压力大等问题,通过调整混凝土配合比,改善颗粒级配的方式可对上述问题进行改善,有时为了解决其泌水问题还可考虑使用引气剂或粘度调节剂等技术措施。
(2)严格控制机制砂MB值
机制砂MB值是国标确定机制砂中所含细粉为石粉还是泥粉的重要指标。在实际工程中,人们往往认为较高的石粉含量将影响减水剂的作用效果,特别是PCE的作用效果,但实际对PCE作用效果有危害的是机制砂中所含的泥粉。王稷良研究了石英岩、片麻岩、花岗岩、玄武岩、石灰岩和大理石盐等6种岩性石粉对减水剂作用效果的影响,其研究结果表明,石粉确实会对减水剂的作用效果产生不利影响,特别是对PCE的作用效果影响相对显著,但总体影响较小。蒋正武等利用机制砂配制C50自密实混凝土时发现,即使对于石粉含量17%的机制砂自密实混凝土,适量提高PCE掺量将显著降低泵送压力。由此说明,通过适当调整减水剂掺量可解决石粉对其分散效果的不利影响。
(3)注重高石粉含量机制砂对混凝土耐久性的影响
目前,机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的研究工作大多停留在其对混凝土工作性及强度方面,而就石粉含量对混凝土耐久性影响的研究有待深入。王稷良的研究结果表明,适量提高石灰岩石粉可完善机制砂的级配,增加浆体数量和填充颗粒空隙,改善机制砂混凝土的工作性,但对不同强度等级的混凝土而言,机制砂中石粉的最佳含量不同。同时,适量石粉有利于提高机制砂混凝土抗氯离子渗透、抗冻融、抗硫酸盐侵蚀及抗磨等性能,但机制砂中石粉含量超过7%~10%后,将不利于对混凝土塑性收缩和干燥收缩的控制。

  

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