與河沙相比，機制砂配置混凝土的使用注意點
說起機制砂在混凝土中的使用，已有近半個世紀的歷史，但我們對很多混凝土工程技術還很陌生，本文主要針對在使用機制砂時，可能存在的幾個誤區(qū)進行討論。
一、機制砂的特性
根據(jù)GB/T14684—2011《建筑用砂》規(guī)定，機制砂（人工砂）不包括軟質、風化的顆粒，而是指粒徑不超過4.75mm，并且經(jīng)過除土處理、機械破碎、篩分制成的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒。
機制砂目前的細度模數(shù)一般在2.6~3.6之間，屬于中粗砂，含有一定量的石粉，不但顆粒級配不規(guī)則，而且表面粗糙，棱角尖銳。但是機制砂的顆粒和級配并不是固定的，影響因素有很多，比如各地生產(chǎn)礦源、加工設備、工藝等，但只要是符合規(guī)定的機制砂，技術指標都過關，就可以用在混凝土中。
由于機制砂本身的特點所決定，即使是跟級配和細度模數(shù)都一樣的天然砂比較，甚至配比設計、其他材料成型養(yǎng)護條件都一樣，用機制砂配置的混凝土的特點是：如保持坍落度不變，則需水量增加；坍落度減小，28d標準強度提高。如果在混凝土配比設計時按天然砂的規(guī)律，機制砂的需水量很大，而且和易性比較差，還容易產(chǎn)生泌水，較明顯的是在水泥用量少的低強度等級混凝土中。
二、機制砂配制混凝土的幾個誤區(qū)
2.1石粉的作用
長期以來，粉和泥都是砂中粒徑小于0.075mm的顆粒，因為缺乏科學的了解，認為石粉對混凝土有害，不能加以利用，甚至不惜浪費時間和錢財，除去砂中的石粉。其實，許多的國內外專家都認為，混凝土中加入適當?shù)氖凼怯泻锰幍摹?/span>
機制砂混凝土中的石粉的作用有三個，分別是：
① 水化作用
有研究表明，水化早期形成的鈣礬石會在后期向單硫型硫鋁酸鈣轉化，這會降低水泥石的強度，但是加入含有碳酸鈣的石粉，就可以有效解決這個問題。
另外，石粉是以碳酸鈣為主的，而碳酸鈣可以和C3A發(fā)生水化反應，形成水化碳鋁酸鈣，從而提高了混凝土的強度。
② 填充作用
石粉可以填充混凝土中的空隙，充當混凝土的填料，以此增加混凝土的密實度，從而起到惰性摻合料的作用。對于膠凝材料用量少、拌合物性能差的特點，只要使用中、低強度等級的機制砂混凝土，就可以得到有效的彌補。
③ 保水增稠作用
機制砂混凝土中有石粉，可以降低混凝土拌合物離析和泌水的風險。因為石粉可以吸收混凝土中的用水，無形中增加了混凝土的單方用水量，所以石粉含量越高，混凝土的粘度就越大。
另外，加入石粉也可以減少混凝土的收縮，補償混凝土后期水化用水，因為，即使混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也會漸漸釋放。
但是，石粉含量應該適量。機制砂中石粉的主要成份為碳酸鈣，但水化作用并不是無限的，也要受限于水泥的成份。如果石粉含量過高，不利于集料與水泥石的粘結，降低混凝土性能。
另外，石粉含量超過一定限值后，不利于混凝土的耐久性能，因為單方石粉承擔的保水量明顯減少，干縮明顯變大。
綜合各種研究，一般C50以下混凝土石粉含量應控制在10%~15%，而C50以上混凝土石粉含量應該不超過10%。
2.2泵送機制砂混凝土配合比設計
2.2.1單方用水量
河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內摩擦力小，在混凝土中顆粒間絞合力較小，對水的需求量相對機制砂要小。而機制砂表面粗糙，棱角多，在混凝土中顆粒間絞合力較大。
由于機制砂泵送混凝土黏度較河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180~220mm，其單方用水量一般在175~185kg/m3左右，這與河砂混凝土較低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度時，如使用較低的用水量，必然導致外加劑超摻，從而導致機制砂混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低粘度，導致預拌混凝土的質量無法保證。
因而，做機制砂配合比設計時，不能過度的追求使用外加劑降低混凝土的單方用水量，機制砂混凝土單方用水量應設計的比河砂混凝土略大。
2.2.2砂率
一般而言，為提高產(chǎn)能，生產(chǎn)出的機制砂多為中粗砂，砂的細度模數(shù)一般在2.6~3.6，1.18mm以上的顆粒較多，占50%~70%，砂中0.315mm的組分在8%~13%波動，而后者的數(shù)量對混凝土可泵性影響很大。
JGJ/T10-95《混凝土泵送技術規(guī)程》規(guī)定，細骨料應符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》規(guī)定，通過0.315mm篩孔的砂不應少于15%，有良好的連續(xù)粒級。
但一般的砂場生產(chǎn)出的機制砂0.315mm略顯不足，同時1.18mm以上的偏多，這對配制泵送的機制砂混凝土帶來了一定的難題。一般常采用的方法是適當提高砂率，增加0.315mm的顆粒的數(shù)量，以保證機制砂混凝土的可泵性。
然而，現(xiàn)在配制機制砂泵送混凝土也存在一個誤區(qū)，認為砂率越大越好施工，C15~C30低標號混凝土砂率有些已達到60%~70%。如果砂率過大，雖然保住了工作性，但新拌混凝土的早期收縮就增加了，容易出現(xiàn)塑性開裂等問題。在夏季溫度比較高的時候表現(xiàn)的更為明顯。
通常為保證機制砂混凝土的可泵性，同時保證配制混凝土的經(jīng)濟性，配制機制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%~10%的砂率。
三、小結：
隨著國家建設的蓬勃發(fā)展，河砂資源愈發(fā)緊缺，機制砂泵送混凝土應用將會越來越多。由于機制砂自身的特點，在混凝土配制技術上和河砂略有差異。因而在配制機制砂混凝土時，不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法，對石粉的作用、單方用水量、砂率這三個可能走進的誤區(qū)應加強認識，從而配制出經(jīng)濟性、工作性、耐久性良好的機制砂混凝土。
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