机制砂和石粉的正确使用

1、机制砂及石粉的正确使用机制砂及石粉的正确使用机制砂的相关术语机制砂的相关术语机制砂机制砂 manufactured sandu岩石、尾矿或工业废渣经除土处理，由机岩石、尾矿或工业废渣经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75 mm4.75 mm的的颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。人工砂。 机制砂的相关术语机制砂的相关术语石粉含量石粉含量 fine contentfine contentu机制砂中粒径小于机制砂中粒径小于75m75m的颗粒含量。的颗粒含量。亚甲蓝亚甲蓝(MB)(MB)值值 methylene b

2、lue valuemethylene blue valueu用于判定机制砂中粒径小于用于判定机制砂中粒径小于75m75m颗粒的颗粒的吸吸附性能的指标附性能的指标。 河砂的技术特点河砂的技术特点u光滑的表面，粒形良好，吸水性相对较小。光滑的表面，粒形良好，吸水性相对较小。u如果细度、级配符合要求，则混凝土胶凝材如果细度、级配符合要求，则混凝土胶凝材料用量与单方用水量容易控制料用量与单方用水量容易控制。u但如果但如果级配不合理，且过细、含泥量多则影级配不合理，且过细、含泥量多则影响混凝土强度与体积稳定性响混凝土强度与体积稳定性。机制砂的缺点机制砂的缺点u相对于河砂，粒形不够圆滑，相对于河砂，粒形不

3、够圆滑，颗粒尖颗粒尖锐有棱角锐有棱角 。u表面粗糙，同样砂率时表面积较大。表面粗糙，同样砂率时表面积较大。u总体看吸水性大于河砂。总体看吸水性大于河砂。机制砂混凝土性能特征机制砂混凝土性能特征u人工砂与河砂相比人工砂与河砂相比, , 由于有一定数量的由于有一定数量的石粉石粉, , 使得人工砂混凝土的和易性得到使得人工砂混凝土的和易性得到改善改善。u适量的石粉可以起到填充作用，有利于适量的石粉可以起到填充作用，有利于机制砂混凝土强度提高，但不同强度等机制砂混凝土强度提高，但不同强度等级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不同同 。机制砂混凝土性能特征机制砂混凝土性能特征u

4、对于体积稳定性的影响研究结论不一致，这对于体积稳定性的影响研究结论不一致，这主要是因为机制砂的品种多样主要是因为机制砂的品种多样。总体而言与对。总体而言与对混凝土单位体积用水量的影响有关。混凝土单位体积用水量的影响有关。对于混凝对于混凝土开裂敏感性而言，具有一定量的石粉，对抗土开裂敏感性而言，具有一定量的石粉，对抗开裂有利。与保水性提高，抗渗性提高有关。开裂有利。与保水性提高，抗渗性提高有关。几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉u石粉也是小于石粉也是小于75m 75m 的颗粒，但石粉与天的颗粒，但石粉与天然砂中的泥成分不同、粒径分布不同、在然砂中的泥成分不同、粒径分布不同、在混凝土中

5、所起的作用亦不同，混凝土中所起的作用亦不同，石粉与机制石粉与机制砂化学成分相同，适量石粉对混凝土是有砂化学成分相同，适量石粉对混凝土是有益的益的。现代混凝土设计理念强调骨料之间。现代混凝土设计理念强调骨料之间空隙最小，密实度最高。空隙最小，密实度最高。 几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉石粉含量（%）051015202530钙质河卵石粉0.250.50.60.75 0.7511硅质石粉0.2511.251.51.75 1.752钙质山砂石粉0.250.50.50.50.50.50.75名称矿物种类及含量（%）石英钾长石斜长石方解石白云石粘土矿物钙质河卵石粉4.02.358.635.

6、1硅质石粉60.939.1钙质山砂石粉3.20.30.48115.1不同种类石粉含量与MB值的关系几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉石粉含量（%）051015202530钙质河卵石粉0.250.50.60.75 0.7511硅质石粉0.2511.251.51.75 1.752钙质山砂石粉0.250.50.50.50.50.50.75名称矿物种类及含量（%）石英钾长石斜长石方解石白云石粘土矿物钙质河卵石粉4.02.358.635.1硅质石粉60.939.1钙质山砂石粉3.20.30.48115.1不同种类石粉含量与MB值的关系几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉u人工砂中石

7、粉含量和MB值之间并没有相关性，即决定人工砂MB值大小的不是其中石粉含量，主要和石粉的矿物成分有关。u硅质石粉比河卵石和钙质石粉对人工砂MB值的影响更大。u人工砂MB值受细粉中SiO2和Al2O3含量的影响，即人工砂MB值与高岭土类矿物含量有关系。u石粉的细度对其MB值没有影响。u不同地区人工砂MB值不能完全反映出细粉的含量和矿物成分，要想限制人工砂中粘土类物质的含量需要用石粉含量和MB值两个指标共同控制。几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉u配制中低强度等级混凝土时很难解决强度配制中低强度等级混凝土时很难解决强度富裕过大与工作性之间的矛盾富裕过大与工作性之间的矛盾, , 人工砂中人

8、工砂中的石粉很好地解决了这个矛盾的石粉很好地解决了这个矛盾, , 即在低水即在低水泥用量情况下泥用量情况下, , 配制出工作性符合要求的配制出工作性符合要求的混凝土。混凝土。几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉u机制砂中含有的石粉机制砂中含有的石粉, ,具有充填空隙、具有充填空隙、包裹砂粒表面、降低骨料间内阻力的作包裹砂粒表面、降低骨料间内阻力的作用用, ,使混凝土容易振捣密实使混凝土容易振捣密实, ,从而提高混从而提高混凝土的抗渗性和耐久性。凝土的抗渗性和耐久性。混凝土的单位混凝土的单位密度随着石粉含量的增加而提高密度随着石粉含量的增加而提高, ,其孔其孔隙则随着石粉含量的增加而降

9、低。隙则随着石粉含量的增加而降低。几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉MB值0.51.01.52.02.5流动度(mm)197185175172165坍落度(mm)22016012590砂浆28d强度(MPa)55.554.5525046.8混凝土28d强度(MPa)60.550.248.746.2砂浆的28d干缩值(mm)0.1070.1130.1270.1400.147C60混凝土125次冻融循环后质量损失（%）2.863.214.355.62C60混凝土125次冻融循环后相对动弹性模量(%)70.365.355.748.6C60混凝土氯离子扩散系数(10-12m2/s)1.08

10、1.23.595.78几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论石石 粉粉u当人工砂MB值0.5时，石粉中吸附性的粘土类物质很少，可以起到减水作用，用在混凝土中效果最好，可以用在C60及以上混凝土中。u0.5 MB 1.0时，人工砂中会含有少量的粘土类物质，对混凝土性能影响不明显，还能改善混凝土的和易性，可用在C30C55混凝土中。u1.0 MB 1.4时，石粉中含有较多的粘土类物质，对混凝土用水量有一定的影响，但并不影响混凝土的质量，可以正常使用，用于C25及以下的混凝土中，还能避免低强度等级混凝土中胶凝材料用量较少和易性差的问题，使强度和耐久性达到保证。uMB1.4时，石粉在粘土类物质含量很多，

11、用于混凝土中对其工作性带来很大的不利影响，影响强度和耐久性。几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论有效水胶比有效水胶比u为什么一般情况下，用人工砂比天然砂为什么一般情况下，用人工砂比天然砂混凝土水灰比放大混凝土水灰比放大0.05 0.05 后，配制的混后，配制的混凝土强度不但不降，反有提高？凝土强度不但不降，反有提高？ 几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论有效水胶比有效水胶比u有效水胶比有效水胶比 (water to binder ratio(water to binder ratio，w/b) w/b) ：混凝土中骨料饱和面干含水量以外的用混凝土中骨料饱和面干含水量以外的用水量与胶凝材料总量的

12、质量比。水量与胶凝材料总量的质量比。 饱和面干试模和试验饱和面干试模和试验砂子含水的三种状态砂子含水的三种状态天然砂几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论有效水胶比有效水胶比u张裕民等人做过机制砂与天然砂的电镜分析，张裕民等人做过机制砂与天然砂的电镜分析，观察发现石灰石质人工砂与水泥水化凝胶间观察发现石灰石质人工砂与水泥水化凝胶间结合紧密，界面处无裂缝结合紧密，界面处无裂缝 。而天然砂与水而天然砂与水泥水化界面多有裂缝，泥水化界面多有裂缝，16 16 张照片中，有张照片中，有14 14 张界面有裂缝。有的宽度达张界面有裂缝。有的宽度达1 12m2m。 几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论机制砂的

13、复杂性机制砂的复杂性u不同岩石种类机制砂性质相差很大，例不同岩石种类机制砂性质相差很大，例如玄武岩吸水率就大于石灰岩。如玄武岩吸水率就大于石灰岩。u即便同一岩石种类的机制砂，即便同一岩石种类的机制砂，由于加工由于加工工艺不同，级配、粒形相差很大，可能工艺不同，级配、粒形相差很大，可能表现出完全不同的混凝土性能表现出完全不同的混凝土性能。机制砂混凝土配合比选择的原则机制砂混凝土配合比选择的原则u关于细度模数，机制砂宜取关于细度模数，机制砂宜取2.6-3.02.6-3.0，不，不宜大于宜大于3.13.1。u关于级配建议在关于级配建议在区为宜。空隙率宜控制区为宜。空隙率宜控制在在42%42%以下。以

14、下。机制砂混凝土配合比选择的原则机制砂混凝土配合比选择的原则u对于中低强度等级混凝土对于中低强度等级混凝土，硅质石粉可以，硅质石粉可以控制在控制在7%7%以下；钙质石粉可以取以下；钙质石粉可以取10-15%10-15%，以控制水泥、粉煤灰、矿渣粉用量。以控制水泥、粉煤灰、矿渣粉用量。u对于高等级混凝土对于高等级混凝土, , 硅质石粉含量宜严格硅质石粉含量宜严格控制控制, , 如果是钙质石粉含量可以控制在如果是钙质石粉含量可以控制在7-7-10%10%，对降低拌合物粘性具有显著效果。，对降低拌合物粘性具有显著效果。 机制砂混凝土配合比选择的原则机制砂混凝土配合比选择的原则u机制砂具有碱活性时机制

15、砂具有碱活性时，混凝土矿物掺合料，混凝土矿物掺合料占胶凝材料比例宜为粉煤灰掺量不低于占胶凝材料比例宜为粉煤灰掺量不低于30%30%；矿渣粉不低于矿渣粉不低于40%40%。含气量不低于。含气量不低于4.0%4.0%。u机制砂宜采用据以饱和面干骨料的混凝土机制砂宜采用据以饱和面干骨料的混凝土配合比设计方法配合比设计方法。尤其是吸水率高的机制。尤其是吸水率高的机制砂。砂。机制砂混凝土配合比选择的原则机制砂混凝土配合比选择的原则u在可以满足施工要求的前提下，尽可能控在可以满足施工要求的前提下，尽可能控制坍落度，较小的坍落度，例如制坍落度，较小的坍落度，例如120-160mm120-160mm，混凝土匀

16、质性好，浆骨比低，体积稳定性混凝土匀质性好，浆骨比低，体积稳定性好。好。u粗骨料采用两级配或三级配分别计量投料，粗骨料采用两级配或三级配分别计量投料，保证级配后的松堆空隙率不大于保证级配后的松堆空隙率不大于42%42%。充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂u在生产使用机制砂的过程中，应该尽可能在生产使用机制砂的过程中，应该尽可能利用储量巨大的细河砂与尾矿细砂。这些利用储量巨大的细河砂与尾矿细砂。这些地区的天然砂、尾矿砂都存在偏细地区的天然砂、尾矿砂都存在偏细( (细度模细度模数小于数小于1.4)1.4)的现象。的现象。将人工粗砂和天然或将人工粗砂和天然或人工细砂按一定比例混合成混合

17、砂应用的人工细砂按一定比例混合成混合砂应用的工程实例越来越多工程实例越来越多，出现了用机制粗砂和，出现了用机制粗砂和细砂组成的混合砂。这一方法值得关注。细砂组成的混合砂。这一方法值得关注。充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂u例如天然河砂的表观密度为例如天然河砂的表观密度为2670 kg/m32670 kg/m3，细，细度模数为度模数为2.12.1，含泥量，含泥量2.8%2.8%。机制砂细度模。机制砂细度模数数3.73.7。 细骨料细骨料细度模数细度模数人工砂人工砂3.73.720%20%细砂细砂80%80%人工砂人工砂3.03.030%30%细砂细砂70%70%人工砂人工砂2.9

18、2.940%40%细砂细砂60%60%人工砂人工砂3.03.050%50%细砂细砂50%50%人工砂人工砂2.72.760%60%细砂细砂40%40%人工砂人工砂2.62.670%70%细砂细砂30%30%人工砂人工砂2.62.6细砂细砂2.12.1天然中砂天然中砂2.82.8充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂u人工砂与细砂按不同比例掺配，可配制出和人工砂与细砂按不同比例掺配，可配制出和易性良好的易性良好的C20C20C50C50各强度等级的混凝土，各强度等级的混凝土，且实际强度均达到设计强度的且实际强度均达到设计强度的115%115%以上，初以上，初始坍落度大于始坍落度大于200mm200mm。u人工砂与细砂混凝土的抗渗性良好，能满足人工砂与细砂混凝土的抗渗性良好，能满足建筑物部件对抗渗性的要求；氯离子渗透系建筑物部件对抗渗性的要求；氯离子渗透系数为数为15815810-14m10-14m2 2/s/s，比天然中砂混凝土的，比天然中砂混凝土的低；低； 充分利用细河砂与尾矿细砂充分利用细河砂与尾矿细砂u在硫酸盐侵蚀试验中在硫酸盐侵蚀试验中, ,经过经过3030次干湿循环以后次干湿循环以后, ,质量增加量和强度减少量都能满足要求，抗质量增加量和强度减少量都能满足要求，抗硫酸盐侵蚀性能优于天然中砂混凝土；硫酸盐侵蚀性能