赵日新 白永智

（1辽宁喜信商品混凝土有限公司，辽宁 葫芦岛125004；2中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024）

引 言

随着建筑业的发展以及对生态环境的重视，天然砂已不能满足建筑工程和预拌混凝土的需要，使用机制砂代替天然砂已经成为形势所需。机制砂是一种通过机械破碎、筛分或通过水洗形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，一般含有较多石粉，颗料表面粗糙，尖锐多棱角，细度模数可调。通过试验，使用机制砂完全能够代替天然砂，生产坍落度大于200mm以上，强度C60以下的泵送混凝土，此次试验为坍落度200mm，设计强度为C50的泵送混凝土。

1 原材料[1]

水泥选用唐山冀东水泥厂生产的盾石牌P·O42.5水泥，性能指标见表1。

表1 水泥性能指标

粉煤灰选用绥中热电厂的Ⅰ级粉煤灰，质量指标见表2。

表2 粉煤灰质量指标

粗集料：主要控制指标为最大粒径、针片状含量和级配。根据泵送混凝土施工技术规范，最大粒径与输送管管径之比为：泵送高度<50m 时，≤1:3，泵送高度在50～100m时，宜为1:3～1:4，泵送高度>100m时，宜为1:4～1:5。为此确定采用5～25mm连续级配地产石灰石碎石，表观密度为2700Kg/m3，松散堆积密度为1550 Kg/m3，压碎值为14.7%。

细集料：采用粗骨料同厂家生产的机制砂，各性能指标见表3。对比天然砂采用绥中地产河砂，细度模数2.7，含泥量0.5%

表3 机制砂性能指标

外加剂采用XL1730聚羧酸高效减水剂，固含量20%，减水率35%。

2 配合比设计

配合比设计的主要依据为《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011、《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，主要控制指标为强度、凝结时间、拌合物和易性及坍落度经时损失等。

配合比确定：混凝土设计强度等级为C50，按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011中公式fcu.0≥fcu.k＋1.645σ计算配制强度为60MPa（因无统计资料，σ按标准规定取值为6.0MPa），根据天然砂配合比设计经验选择取水泥用量为470Kg/m3，粉煤灰用量为70 Kg/m3。

根据集料最大粒径25mm、泵送坍落度要求及原材料等情况综合水灰比及材料用量，考虑机制砂的棱角性及石粉含量等特点对混凝土和易性的影响，首先按理论配合比参数选用不同的砂率（分别为40%、39%、38%、37%、36%、35%、34%、32%、30%）及水灰比（分别为0.39、0.37、0.35、0.33、0.31、0.29）进行试拌。通过对拌合物性能及混凝土强度等方面的比较，确定砂率为37%，水胶比为0.31 ，各原材料每m3用量见表4（单位：Kg）[2]。

表4 混凝土配合比各种原材料m3用量

3 试 验

混凝土拌合物的工作性按《普通混凝土拌合物质性能试验方法标准》GB/T50080-2002进行检测，抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002进行检测，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，长期性能和耐久性能按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009进行检测，试件尺寸按标准尺寸。成型室实测温度为19～22℃之间，实测湿度为70%，养护方法为标准养护，养护龄期为28天。

按表4试拌混凝土各项指标检测结果如下：混凝土拌合物的坍落度220mm，扩展度550mm，经时1小时损失后坍落度为210mm，扩展度为500mm，7d强度达到46.8MPa，28d强度达到71.4MPa，完全符合C50泵送混凝土要求。

按表4同配合比用天然砂拌制的混凝土各项指标检测如下：混凝土拌合物的坍落度230mm，扩展度560mm，经时1小时损失后坍落度为220mm，扩展度为510mm，7d强度达到45.6MPa，28d强度达到68.0MPa，同样完全符合C50泵送混凝土要求，但塌落度略好，强度略低于机制砂混凝土[3]。

4 调整及注意事项

按表4配合比用量其他材料不变，外加剂用量调整为12.2后，各项指标检测结果如下：混凝土拌合物的坍落度240mm，扩展度580mm，经时1小时损失后坍落度为220mm，扩展度为520mm，7d强度达到48.9MPa，28d强度达到73.4MPa。

用机制砂拌制的混凝土，凝结时间比天然砂拌制的混凝土长约1～2小时，坍落度比天然砂所拌机的混凝土小10mm～20mm，但适当增加外加剂用量后，其工作性能及强度等指标优于天然砂所拌制的混凝土[4]。

另外，机制砂拌制混凝土受石料含量影响较大，应严格控制机制砂中石料含量；由于机制砂中所含石粉较多，混凝土拌合物中浆体增多构件产生裂缝，施工过程中应适当缩短振捣时间，以防产生离析泌水现象；同时因浆体较多容易产生干燥收缩，应在施工过程中加强养护以预防混凝土开裂，一般应养护14d以上[5]。

5 结 语

机制砂石生产线已在全国各地广泛投入使用，所产机制砂、石各项性能指标完全符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52—2006）或国标《建筑用砂》GB/T14684—2001的要求，在优级选配合比的情况下，用机制砂拌制泵送混凝土中的各项指标均不低于用天然砂拌机的混凝土，完全能够用机制砂代替天然砂。

机制砂与天然砂优越性对比具有质量可靠、可使大量废弃资源再利用、天然资源十分丰富、保护生态环境等优点，有利于机制砂工业就地取材，就地生产，就地供应，既减少运输费用，又减少生产费用，经济效益非常可观。

[1]段瑞斌、石从黎、宋开伟《全机制砂预拌混凝土的研究》[J] 商品混凝土2010(4).39-43

[2]易文、王永和、鲁云岗 《机制砂混凝土强度与变形试验研究》[J] 中南林业大学学报2008(6).141-143

[3]贺图升、周明凯《石粉对机制砂混凝土拌合物泌水率的影响》[DB/OL]中国混凝土网http://www.cnrmc.com/book/list.asp?id=25397&jdfwkey=kqule 2007.4.12

[4]李婷婷、王稷良、郑国荣、周明凯、李北《机制砂中石粉含量对混凝土抗渗性能的影响》[J] 混凝土2009(3).42-44

[5]陈跃龙、吴建军、蔡维刚、卢映琨《机制砂高强高性能混凝土泵送施工方法》[DB/OL]http://wenku.baidu.com/view/044a654ee518964bcf847cae.html 2011.8.3