机制砂与河砂的区别及对混凝土的影响

机制砂与河砂的区别及对混凝土的影响汇报人：王刚2024-07-29目录引言机制砂与河砂的基本特性机制砂与河砂的生产工艺及设备机制砂与河砂对混凝土性能的影响机制砂与河砂的质量控制与检测机制砂与河砂的应用前景及挑战引言CATALOGUE01随着基础设施建设和房地产市场的不断发展，混凝土作为主要的建筑材料，其需求量日益增加。而砂子作为混凝土的重要组成部分，其质量和来源对混凝土的性能有着至关重要的影响。背景本文旨在探讨机制砂与河砂的区别，并分析它们对混凝土性能的影响，以期为工程建设提供有益的参考。目的背景与目的机制砂通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，成品更加规则。可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，更能满足日常需求。但需要专业的设备才能制出合格适用的砂石。河砂指河水中经自然石自然力的作用，河水的冲击和侵蚀而形成的有一定质量标准的建筑材料。由于其天然形成的特性，河砂的粒形、级配和含泥量等指标较为稳定，常用于混凝土的制备。但河砂资源日益减少，且开采过程中可能对环境产生影响。机制砂与河砂概述机制砂与河砂的基本特性CATALOGUE02机制砂的基本特性粒度可控机制砂是通过制砂机和其它附属设备加工而成，因此其粒度可以根据需要进行调整和控制，满足不同工程对砂子粒度的要求。粒形规则含泥量低机制砂的成品粒形较为规则，多呈立方体或近似球体，表面粗糙，有利于提高与水泥等材料的粘结力。但加工不好的机制砂形状不规则，棱角尖锐，片状较多。由于机制砂是经过破碎、筛分、水洗等工艺流程加工而成，因此其含泥量相对较低，有利于提高混凝土的和易性和强度。但水洗过程中可能混入絮凝剂影响混凝土性能。资源有限河砂资源属于不可再生资源，随着开采量的不断增加，河砂资源日益减少，且过度开采会对河流生态环境造成破坏。天然形成河砂是河水中经自然石自然力的作用，河水的冲击和侵蚀而形成的，因此其粒度分布和粒形较为自然，河砂表面光滑，棱角圆润，级配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。石粉含量较低河砂含石粉量较低，通常只有1%左右。这使得河砂在混凝土中的表现更为稳定。河砂的基本特性粒形方面形状不规则，棱角尖锐，片状较多。这种粒形特点使得机制砂在混凝土中的粘结性较强，但也可能增加混凝土的空隙率。；而河砂表面光滑，棱角圆润，级配合理，有利于混凝土的拌合和泵送。资源可持续性方面机制砂可以通过加工不同原材料来制备，资源相对丰富且可持续；而河砂资源有限且不可再生，过度开采还会对生态环境造成破坏。石粉含量方面机制砂含石粉量较高，一般在3%至8%之间。这些石粉在一定程度上可以改善混凝土的工作性能，但过高的石粉含量也会是混凝土需水量增加，也会对混凝土的强度产生一定影响；而河砂含石粉量较低，通常只有1%左右。这使得河砂在混凝土中的表现更为稳定。粒度方面机制砂的粒度可控，可以根据工程需要进行调整；而河砂的粒度分布较为自然，粒度分布较广，包含小卵石和细沙。两者特性对比分析机制砂与河砂的生产工艺及设备CATALOGUE03机制砂生产工艺及设备破碎设备通常采用颚式破碎机、圆锥破碎机等对原石进行破碎，以获得适合进一步处理的石块。制砂设备经过破碎后的石块会进入制砂机，如冲击式制砂机，通过高速旋转的转子将石块击碎成砂。筛分设备制砂后，需要通过振动筛等设备对机制砂进行筛分，以得到符合粒度要求的机制砂。洗砂设备为了去除机制砂表面的泥土和石粉，通常会采用洗砂机进行清洗。河砂开采主要使用采砂船，通过船上的挖掘设备将河底的砂石挖掘上来。采砂船挖掘上来的河砂通过输送带等设备输送到筛分和洗涤环节。输送设备河砂同样需要经过筛分以去除大块石头和杂质，并通过洗涤去除泥土等污染物。筛分和洗涤河砂开采工艺及设备010203机制砂生产过程中会产生一定的噪音、粉尘和废水。但通过合理的环保措施，如安装除尘设备、建设沉淀池等，可以有效减少对环境的污染。机制砂生产河砂开采可能对河道生态环境造成破坏，如改变水流状态、影响水生生物栖息地等。因此，需要合理规划采砂区域和采砂量，以减轻对环境的负面影响。同时，加强监管和执法力度也是保护河道生态环境的重要手段。河砂开采生产工艺对环境的影响机制砂与河砂对混凝土性能的影响CATALOGUE04机制砂由岩石破碎，经水洗、筛分加工而成，因母材不同存在石粉含量高、颗粒级配差、骨料粒形差（尤指片状含量多）等缺点。河砂是天然形成的，主要来源于河流、湖泊等水域。它是在自然条件下，岩石颗粒经过长时间的水流搬运、碰撞、摩擦等作用逐渐形成的。河砂的粒形较好，级配合理，表面光滑，棱角圆润。颗粒级配对混凝土工作性的影响石粉是一种低活性掺和料，机制砂中石粉以微粉颗粒的形式存在，相当于增加了混凝土中的胶凝材料，这种胶凝材料虽不具有水化活性，但其补充了混凝土中缺少的细颗粒，增大了水泥浆体含量，石粉起到微滚珠作用，减少了砂石间的摩擦改善了混凝土的和易性。混凝土中的小颗粒比表面积大，其表面可以吸附大量的自由水，可改善混凝土的保水性从而减少了泌水和离析，当石粉含量在一定范围内时能够增加混凝土的流动性，使混凝土的和易性得到明显改善。但较大的石粉含量将会更大程度地增加单方混凝土中粉状颗粒含量，这会极大地增加了混凝土细集料的总比表面积，从而增加混凝土需水量，导致混凝土的工作性能下降。石粉对混凝土的影响石粉中的粉状颗粒含量填充了混凝土内部的孔隙，提高混凝土内部密实程度，改善了混凝土的孔隙特征，改善了骨料与水泥浆体之间的界面结构，从而提高了混凝土的抗压强度。但当石粉含量较大时，由于石粉中粉状颗粒含量太高，致使细集料中的粗颗粒偏少，颗粒级配变得不合理，减弱了混凝土的骨架支撑作用，同时由于混凝土中水泥用量有限，多出的石粉不能与水泥结合形成强度体系，只是在混凝土中起到填充料的作用，过多的填充料会阻碍胶凝材料与骨料的粘结，会导致混凝土强度的降低。机制砂中石粉含量较高。一般为3%-8%之间，石粉含量波动较大，对混凝土的需水量影响较大，不易控制。河砂中石粉含量较低，一般为1%-2%左右，在混凝土中的表现相对更为稳定，相对容易控制。骨料粒形是研究机制砂混凝土时不可忽略的一项影响因素，机制砂区别于天然河砂的获得途径，导致其针片状颗粒含量极高，对机制砂混凝土性能的影响十分显著。机制砂含有大量的片状颗粒，与天然河砂相比，其更狭长、扁平和粗糙。当坍落度和水泥用量相同时，机制砂混凝土的用水量较大，含气量较小，但其抗压强度却比天然砂混凝土的抗压强度大。骨料粒形分为圆形、不规则形、片状、角状、细长形等形状，表面结构分为玻璃质、光滑、粒状、粗糙、结晶和蜂窝状等结构。片状颗粒含量越高，机制砂混凝土的流动度、强度越低，故要严格控制机制砂中片状颗粒的含量，特别是1.18～4.75mm的片状颗粒含量，以保证水泥胶砂的性能。骨料粒形对混凝土的影响机制砂加工过程中水洗要加入絮凝剂，絮凝剂的存在会使砼的初始流动度大幅度降低，导致砼的活性和和易性变差，使混凝土在较短的时间内失去流动性，不利于现场施工的操作。絮凝剂中的化学成分会改变混凝土中水泥和水的物理和化学性质，使微小颗粒快速结合，形成更大的颗粒，并加速凝固过程。然而，过量使用絮凝剂可能导致混凝土早期强度增长过快，而长期强度难以达到规定要求。河砂中一般不存在絮凝剂，相对而言有利于现场施工管控。絮凝剂对混凝土的影响机制砂与河砂的试拌混凝土情况CATALOGUE051、试验原材情况1.1、水泥为通化亚泰P.042.5普通硅酸盐水泥；表1

水泥的主要性质凝结时间/h:min

安定性

抗折强度/MPa

抗压强度/MPa

细度%初凝终凝1.53d28d3d28d6.82042724.78.325.445.11.2、粗集料采用三种碎石混合成5-31.5mm连续级配碎石；1.3、细集料选用湿法生产的石灰岩机制砂(原状砂石粉含量4.2％)，天然砂为辉南长春堡河砂；1.4、粉煤灰选用Ⅰ级粉煤灰；1.5、外加剂1选用石家庄长安育才KGX-J高性能减水剂；1.6、外加剂2选用北京市成城交大建材有限公司聚羧酸高性能减水剂。2、混凝土情况以C40混凝土为参考，水灰比、用水量、减水剂掺量不变，改变砂率通过对比试验，找出混凝土中机制砂砂率对混凝土工作性及强度的影响。进行试拌，试验结果如下：表2：亚泰水泥、石家庄长安育才减水剂、机制砂表3：亚泰水泥、北京市成城交大建材有限公司减水剂、机制砂表4：亚泰水泥、石家庄长安育才减水剂、河砂表5：亚泰水泥、北京市成城交大建材有限公司减水剂、河砂2、混凝土情况表2：亚泰水泥、石家庄长安育才减水剂、机制砂机制砂配合比编号砂率混凝土工作性7d强度MPa28d强度MPa坍落度mm扩展度mm和易性137%165310mm离析泌水43.149.3238%165330mm包裹性差、泌水43.750.5339%175360mm包裹性稍差、泌水45.852.2440%180390mm包裹性稍差、轻微泌水46.753.4541%195430mm良好47.254.4642%205470mm良好47.755.1743%195450mm粘稠46.154.0844%185410mm粘稠45.352.62、混凝土情况表3：亚泰水泥、北京市成城交大建材有限公司减水剂、机制砂机制砂配合比编号砂率混凝土工作性7d强度MPa28d强度MPa坍落度mm扩展度mm和易性137%160290mm离析泌水42.448.9238%160330mm包裹性差、泌水43.150.2339%170350mm包裹性稍差、泌水45.051.2440%180380mm包裹性稍差、轻微泌水46.652.3541%195430mm良好47.154.7642%200480mm良好47.755.2743%190440mm粘稠46.253.8844%180410mm粘稠45.052.22、混凝土情况表4：亚泰水泥、石家庄长安育才减水剂、河砂河砂配合比编号砂率混凝土工作性7d强度MPa28d强度MPa坍落度mm扩展度mm和易性137%175410mm包裹性差、泌水42.649.1238%180450mm包裹性差、泌水43.950.1339%185470mm包裹性稍差、轻微泌水45.751.3440%190480mm良好46.453.1541%200520mm良好47.354.0642%205530mm良好47.154.3743%200510mm包裹性稍差46.954.0844%185440mm包裹性差45.951.12、混凝土情况表5：亚泰水泥、北京市成城交大建材有限公司减水剂、河砂河砂配合比编号砂率混凝土工作性7d强度MPa28d强度MPa坍落度mm扩展度mm和易性137%170400mm包裹性差、泌水43.248.8238%180440mm包裹性差、泌水43.450.1339%185470mm包裹性稍差、轻微泌水45.252.0440%190490mm良好46.153.1541%200530mm良好47.553.7642%205540mm良好47.654.2743%200520mm包裹性稍差46.453.0844%185460mm包裹性差45.650.6从表2及表3可以看出，随着砂率的增加，混凝土的坍落度先增后减，砂率在41%-42%时工作性能好；过低的砂率致使水泥浆体量少无法完全对骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率过高会导致每单位立方米石粉含量增加，这会极大地增加了混凝土细集料的总比表面积，从而增加混凝土需水量，导致混凝土的工作性能下降。随着砂率的增高，混凝土强度先增高后降低，强度上虽然差别不是很大，但还是有规律可循，基本上为先增后减。这规律符合理论原理，因为砂率增大，填充较完整，但是太大则降低了粗集料的骨架功能。表2及表3说明砂率控制在41%、42%时机制砂混凝土的工作性能比较好且强度符合要求。3、机制砂混凝土与河砂混凝土对比1.机制砂与河砂对混凝土工作性的影响从表4及表5可以看出，随着砂率的增加，混凝土的坍落度先增后减，砂率在40%-42%时工作性能好；过低的砂率致使水泥浆体量少无法完全对骨料包裹且保不住混凝土中的水分，但是砂率过高时粗、细骨料的表面积明显增大，一定数量的浆体不足以填充粗、细骨料间的空隙并包裹其表面，不能有效降低骨料间的摩擦力，反而会导致混凝土拌合物的流动性变差。随着砂率的增高，混凝土强度先增高后降低，强度上虽然差别不是很大，但还是有规律可循，基本上为先增后减。这规律符合理论原理，因为砂率增大，填充较完整，但是太大则降低了粗集料的骨架功能。表2及表3说明砂率控制在41%、42%时机制砂混凝土的工作性能比较好且强度符合要求。河砂由于自身的特性，颗粒比较光滑，自身的内摩擦力小，在混凝土中颗粒间嵌挤力较小，对水的需求量相对机制砂相对较小。而机制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中颗粒间嵌挤力较大。在相同的坍落度时，如使用较低的用水量，必然导致外加剂超掺，从而导致机制砂混凝土流动性大，但粘性大，泵送性差，经常出现施工现场上加水来降低粘度，导致预拌混凝土的质量无法保证。因而，做机制砂配合比设计时，不能过度的追求使用外加剂降低机制砂混凝土的单方用水量，机制砂混凝土单方用水量应设计的比河砂混凝土略大。3、机制砂混凝土与河砂混凝土对比2.机制砂与河砂对混凝土水胶比的影响通过以上试验数据可以看出，同等坍落度时，机制砂混凝土的抗压强度略高于河砂混凝土。通过与河砂对比，在同砂率下，河砂的和易性明显高于机制砂，且和易性好，流动性大，这主要是由于河砂的粒形较圆，且级配较为合理造成的。在水泥浆量一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响和易性。在混凝土配制中存在最佳砂率，砂率过低导致混凝土浆体含量不足，使混凝土的和易性变差，砂率过大，使混凝土需水量增大，使混凝土拌和物干涩。在本次试验中，砂率对工作性的影