淺談機制砂的研究與應用

1、淺談機制砂的研究與應用 淺談機制砂的研究與應用摘 要:介紹了國內(nèi)外機制砂的應用情況,通過相關試驗的研究,得出機制砂含量對水泥拌合物性能的影響,論述了機制砂的技術要求,通過應用實例驗證了機制砂的可行性。關鍵詞 關鍵詞:機制砂,使用性能,水泥拌合物1 機制砂應用概述 機制砂應用概述1. 1 國內(nèi)外應用機制砂的情況在美、英、日等工業(yè)發(fā)達國家使用人工砂(機制砂) 作為混凝土細骨料已有 30 多年歷史,在各種建筑工程中應用比較普遍,關于機制砂

2、的材料與試驗、使用標準已相當完善。而我國在建筑方面采用機制砂從 20 世紀 60 年代已經(jīng)起步,但河砂、江砂等天然砂的使用還比較普遍,1973 年國家建委在貴州省召開了機制砂在混凝土中應用的論證會,通過建材業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)驗交流,肯定了研究成果,并制定了《機制砂混凝土技術規(guī)程》。自此,機制砂的應用范圍得以擴大,由建筑行業(yè)擴大到公路、鐵路、水電、冶金等系統(tǒng),由擋護工程擴大到橋梁、隧道及水工工程,從砌筑砂漿發(fā)展到普通混凝土、鋼筋混凝土,預應力

3、混凝土、泵送混凝土、氣密性混凝土及噴錨支護等工程。但是由于試驗標準與技術規(guī)范的不完善及試驗材料的滯后,我國建筑業(yè)對天然砂還存在較強的依賴性,在許多重要結構中對機制砂的使用還存在限制條件。采用機制砂多數(shù)是在天然砂供應不足或經(jīng)濟比選相差懸殊時不得已而為之的方案。1. 2 在建筑施工中大量應用機制砂勢在必行砂是混凝土組成的主要材料,隨著建筑業(yè)發(fā)展和對建筑工程質(zhì)量的重視,建筑市場用砂數(shù)量越來越大,質(zhì)量上要求越來越高,而合格的天然砂資源卻越來越

4、少,由此引發(fā)的工程質(zhì)量,破壞農(nóng)田、水利資源問題日趨嚴重,砂生產(chǎn)也因資源的變化而有所改變,建筑用砂的質(zhì)量和數(shù)量對建筑市場的影響日益明顯。承認人工砂合格的建材地位并加以規(guī)范利用是勢在必行的。2 使用機制砂與天然砂對比試驗結果 使用機制砂與天然砂對比試驗結果2. 1 堅固性與耐久性試驗機制砂的堅固性能比河砂稍差,但仍然達到 GB/ T 141684293 標準的優(yōu)等品指標,在普通混凝土中使用不存在問題。但在經(jīng)常遭受摩擦沖擊的混凝土構件中使

5、用,除必須摻用外加劑,還應控制混凝土的灰砂比和砂的壓碎指標與石粉含量。2. 2 機制砂石粉含量對水泥拌合物性能的影響2. 2. 1 水泥的試驗為探明機制砂中的石粉對水泥性能的影響,按內(nèi)摻法將粒徑小于 75μm 的石粉摻入水泥中試驗。結果表明:石粉取代部分水泥后,對凝結時間和安定性均無影響。當取代量小于 5 %時,水泥強度略有提高(1 %～4 %) ,其原因主要是石粉中的碳酸鹽在水泥水化過程中與水泥的鋁硅酸鹽形成碳鋁酸鹽,使水泥強度得

6、以提高;當取代量大于 10 %時,隨取代量的增加水泥強度呈直線下降,原因是水泥的鋁成分有限,過多的石粉只能起惰性料的填充作用,反而降低水泥的活性。3. 3 石粉的控制觀點由于石粉的存在對其拌合物的作用有有利的方面也有不利的方面,因此可以對石粉進行控制使用。國際上對機制砂石粉的要求有所不同。美國耐磨混凝土小于 5 % ,用于普通混凝土小于 7 % ,用于砂漿小于 10 %;英國對于重載混凝土的機制砂石粉含量要求小于 8 % ,對于用普通

7、混凝土機制砂石粉含量 15 %;日本對用于混凝土機制砂石粉含量要求是小于 7 %。由于我國建筑業(yè)應用機制砂處于起步階段,而我國地域廣闊,礦產(chǎn)復雜,各地生產(chǎn)和使用機制砂的水平相差很大,因此國標在對石粉的控制要求偏于亞甲藍,但根據(jù)多次使用機制砂及株六鐵路復線、四川高縣惠澤水庫施工中針對石粉對混凝土性能影響展開的大量試驗數(shù)據(jù)可以證明,對機制砂石粉含量可以放寬標準使用,可參照以下標準進行試驗后確定控制含量:配制強度等級大于 C30 的混凝土機制

8、砂石粉含量小于 10 % ,配制強度等級為 C20～C30 的混凝土機制砂的石粉含量小于 15 %。配制強度等級小于 C20 的混凝土機制砂的石粉含量小于 20 %。用機制砂配制混凝土與天然砂無大的區(qū)別,一般來講,同坍落度的前提下,機制砂的用水量要稍大些,但要根據(jù)施工條件及結構物和運輸?shù)纫蛩乜紤]。但對混凝土的強度基本不變;用機制砂配制泵送混凝土等特種混凝土時注意砂率不宜過高,防止降低混凝土強度和耐久性等工程質(zhì)量。4 應用實例 應用實例

9、四川省宜賓市高縣惠澤水庫樞紐工程,是一座以灌溉為主。中鐵十五局集團承建的主要任務為攔河大壩,壩頂高程 482 m ,最大填高 60. 2 m ,壩頂軸線長 226 m ,壩體采用 C15 混凝土砌條石重力壩。水庫樞紐工程澆筑 C15 ,C25 ,C30 混凝土 101 973 m3 ,需地材 188 649 m3 ,其中砂用量 66 282 m3 ,按照計算對比,采用機制砂與遠運天然砂價差達 33 元/ m3 ,除動建砂場的費用 30

10、萬元,節(jié)約投資 189 萬元,該公司著手進行了機制砂應用在水工混凝土中的試驗研究;在株六復線鐵路建設中,由于地處貴州山區(qū),河砂少,山砂質(zhì)量保證不了混凝土的質(zhì)量,如采用火車遠運砂,差價達 12 元/ m3 之多,僅該公司用砂 8 萬余 m3 ,全線大多數(shù)施工單位均采用機制砂,其經(jīng)濟效益十分顯著。5 結語 結語在工程建設過程中,砂石作為混凝土結構材料的重要組成部分,其質(zhì)量優(yōu)劣對整個工程的質(zhì)量及耐久性具有舉足輕重的影響。在滿足用砂性能指標的