摘要：隨著建筑工程建設(shè)的不斷向前推進(jìn)，我國(guó)的工程施工技術(shù)也在隨之而不斷的提高。特別是近年來(lái)混凝土施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其中所包含的一些問(wèn)題也逐步的暴露出來(lái)，砂的級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)與石粉含量限值便是其中之一。下面本文將結(jié)合作者多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水泥混凝土用機(jī)制砂的級(jí)配進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)制砂;級(jí)配

　　Abstract: With the building construction has moved forward, China's construction technology is also followed and continue to improve. This paper will combine with the work of many years of practical experience, provide a simple discussion of the sand level with cement concrete for reference.

　　Key words: sand; gradation

　　中圖分類號(hào)：TU528.45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2104(2012)05-0020-02

　　0導(dǎo)語(yǔ)

　　雖然在我國(guó)現(xiàn)階段的水泥混凝土用機(jī)制砂的標(biāo)準(zhǔn)和石粉含量做出了明確的規(guī)定，但是由于機(jī)制砂顆粒具有級(jí)配不良、含有少量石粉、表面粗糙等特點(diǎn)，使其在按照規(guī)定進(jìn)行的配置過(guò)程中往往出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象，對(duì)水泥混凝土質(zhì)量產(chǎn)生了不利的影響。另外，為了滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的石粉含量要求，機(jī)制砂中過(guò)量的石粉必須通過(guò)水洗或風(fēng)選去除，這不僅增加了機(jī)制砂的生產(chǎn)工序，降低機(jī)制砂的產(chǎn)量，提高了機(jī)制砂的生產(chǎn)成本，浪費(fèi)了寶貴的礦產(chǎn)資源和水資源，同時(shí)石粉副產(chǎn)品的大量堆積，又引起了二次污染。這些都大大制約了機(jī)制砂在混凝土中的推廣應(yīng)用。所以，提出一個(gè)使用范圍較廣，能夠符合機(jī)制砂生產(chǎn)特點(diǎn)和滿足混凝土性能要求的機(jī)制砂的級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)在必行。

　　1機(jī)制砂級(jí)配研究現(xiàn)狀

　　1.1國(guó)外機(jī)制砂級(jí)配現(xiàn)狀

　　根據(jù)表1國(guó)外不同國(guó)家和地區(qū)的機(jī)制砂級(jí)配數(shù)據(jù)，4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中4.75、2.36、0.3、0.15mm篩孔范圍差別較大，且每檔機(jī)制砂范圍較寬。其中美國(guó)ICAR和澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)中2.36、4.75mm篩孔累計(jì)篩余范圍上限較寬，必然造成生產(chǎn)的機(jī)制砂4.75、2.36mm顆粒部分增多，機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)偏大。另外，美國(guó)ICAR和澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)0.3、0.15mm累計(jì)篩余范圍較寬，且累計(jì)篩余下限較美國(guó)ASTM-C33和日本標(biāo)準(zhǔn)偏小，必然導(dǎo)致機(jī)制砂生產(chǎn)中細(xì)顆粒偏多，使機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)偏小。整體而言，依照美國(guó)ICAR和澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)范圍變化范圍較大，機(jī)制砂級(jí)配范圍變化也較大，有利于機(jī)制砂的工程應(yīng)用。美國(guó)和日本標(biāo)準(zhǔn)4.75、2.36mm篩孔對(duì)機(jī)制砂的限制較嚴(yán)，特別是4.75mm以上部分較少，既不利于機(jī)制砂的生產(chǎn)，更不利于機(jī)制砂的工程應(yīng)用。

　　1.2國(guó)內(nèi)機(jī)制砂級(jí)配現(xiàn)狀

　　由表2可知，我國(guó)I區(qū)砂細(xì)度模數(shù)基本在2.8以上，而II區(qū)砂細(xì)度模數(shù)基本在3.2以下。對(duì)于I區(qū)和II區(qū)砂，除0.6mm篩孔累計(jì)篩余范圍無(wú)重疊區(qū)域外，其他篩孔的累計(jì)篩余除I區(qū)砂上限少些區(qū)域和II區(qū)砂下限少些區(qū)域外，中間大部分區(qū)域重疊。所以0.6mm篩孔是機(jī)制砂級(jí)配的關(guān)鍵篩孔，0.6mm篩孔的累計(jì)篩余范圍界定了機(jī)制砂的分區(qū)。

　　對(duì)比表1、2國(guó)內(nèi)外機(jī)制砂的級(jí)配狀況，國(guó)外機(jī)制砂級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)機(jī)制砂級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)有一定的差異。對(duì)于國(guó)外機(jī)制砂級(jí)配，美國(guó)ASTM-C33標(biāo)準(zhǔn)和日本的標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的II區(qū)砂的級(jí)配范圍比較接近，而美國(guó)ICAR建議級(jí)配和澳大利亞的級(jí)配區(qū)域則包括了我國(guó)I區(qū)和II區(qū)機(jī)制砂的級(jí)配范圍，且ICAR和澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)對(duì)0.075mm和石粉含量的界限較寬，而我國(guó)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂中石粉含量限值要求較嚴(yán)，最高不超過(guò)10%。

　　實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂石粉含量一般較高(約為10%~20%)，0.075mm篩余部分也較多，我國(guó)規(guī)范對(duì)0.15mm篩孔以下部分的要求范圍過(guò)窄從一定程度上限制了機(jī)制砂石粉含量限值的放寬以及機(jī)制砂的大規(guī)模推廣應(yīng)用。適當(dāng)放寬0.15mm篩孔以下顆粒范圍，既符合機(jī)制砂的實(shí)際生產(chǎn)，也降低了機(jī)制砂的生產(chǎn)成本，同時(shí)減少了污染。并且，機(jī)制砂中高石粉含量能夠充當(dāng)粉體彌補(bǔ)漿體數(shù)量的不足，改善混凝土的和易性并降低水泥用量。因此，根據(jù)所配制混凝土強(qiáng)度等級(jí)(性能要求)和0.6mm篩孔的累計(jì)篩余對(duì)機(jī)制砂級(jí)配進(jìn)行劃分是否合理，0.15mm篩孔以下部分以及石粉含量是否能在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步放寬，仍需進(jìn)一步探討。

　　2機(jī)制砂級(jí)配的提出

　　通過(guò)調(diào)研湖北滬蓉西高速公路沿線及湖南、福建、內(nèi)蒙等地的69種不同產(chǎn)地和生產(chǎn)工藝的機(jī)制砂的級(jí)配狀況，實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂均比較粗，級(jí)配大部分集中在I區(qū)、II區(qū)范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)0.075~4.75mm篩孔中每一級(jí)篩孔的累計(jì)篩余和分計(jì)篩余與細(xì)度模數(shù)的關(guān)系進(jìn)行擬合計(jì)算，最終確定了一個(gè)理論上比較合適的級(jí)配，其級(jí)配數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

　　根據(jù)確定的機(jī)制砂I區(qū)和II區(qū)的級(jí)配范圍，以級(jí)配區(qū)域的上下限為界，劃分為8條曲線組成的7個(gè)區(qū)域，S2是機(jī)制砂中的較粗部分，S9是機(jī)制砂中的最細(xì)部分，對(duì)級(jí)配區(qū)域適當(dāng)外延，將最粗部分的細(xì)集料組成向粗的趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整得到S1，將最細(xì)部分的細(xì)集料向細(xì)的趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整得到S10，由此界定了10條級(jí)配曲線組成的9個(gè)區(qū)域，0.075~4.75mm各級(jí)篩孔的累計(jì)篩余由大變小，機(jī)制砂逐漸變細(xì)，級(jí)配數(shù)據(jù)見(jiàn)表4、5。

　　3機(jī)制砂的級(jí)配變化對(duì)混凝土工作性的影響試驗(yàn)

　　3.1試驗(yàn)原材料及基準(zhǔn)配合比

　　水泥：湖北華新水泥股份有限公水泥，比表面積370m2/kg，3d抗折、抗壓強(qiáng)度為5.0、22.4MPa，28d抗折、抗壓強(qiáng)度為10.3、50.7MPa。

　　碎石：5~25mm石灰?guī)r碎石，表觀密度為2.702，壓碎值為10.8%。

　　機(jī)制砂：水洗石灰?guī)r機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)3.19，石粉含量3.6%，MB值0.25。

　　減水劑：艾肯聚羧酸高效減水劑，固含量為21%。

　　混凝土設(shè)計(jì)為C30、C50和C603個(gè)強(qiáng)度等級(jí)(試圖分別代表C30及以下、C35~C55、C60及以上3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)范圍的混凝土)，為了對(duì)比不同級(jí)配曲線機(jī)制砂配制的混凝土拌合物的性能，分別使用表4、5中所列級(jí)配機(jī)制砂進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試新拌混凝土拌合物的工作性能。混凝土配合比見(jiàn)表6。

　　3.2試驗(yàn)結(jié)果分析

　　由表4、7可以看出，經(jīng)過(guò)新拌混凝土拌合物工作性測(cè)試，對(duì)于I區(qū)砂，由于細(xì)度模數(shù)較大，細(xì)度模數(shù)為2.64~3.89，石粉含量為0~15%，隨著細(xì)度模數(shù)的降低和石粉含量的增加，配制C60混凝土?xí)r，工作性呈現(xiàn)由差變好再變差的趨勢(shì);根據(jù)C50混凝土的工作性可知，

　　I區(qū)機(jī)制砂S5以下級(jí)配配制C50混凝土表現(xiàn)良好的工作性。根據(jù)上表，用I區(qū)機(jī)制砂配制C60混凝土，除偏上限級(jí)配配制C60混凝土可能出現(xiàn)工作性不良外，大部分級(jí)配均能滿足配制C60混凝土的要求。對(duì)于配制C50混凝土，I區(qū)機(jī)制砂偏下限部分適當(dāng)控制砂率和機(jī)制砂中石粉含量，容易配制工作性良好的混凝土。

　　由表5、8容易看出，II區(qū)砂由于細(xì)度模數(shù)明顯較I區(qū)砂小，石粉含量較高，細(xì)度模數(shù)為

　　1.81~3.26，石粉含量為0~20%，隨著細(xì)度模數(shù)的降低和石粉含量的增加，II區(qū)砂配制C30混凝土除S10較黏稠外，其他級(jí)配均能配制出工作性良好的混凝土。通過(guò)用II區(qū)砂配制C50混凝土，除S9和S10配制混凝土比較黏稠且坍損嚴(yán)重外，其他級(jí)配適當(dāng)調(diào)整機(jī)制砂石粉含量和混凝土砂率容易配制工作性良好的混凝土。

　　根據(jù)表7、8I區(qū)和II區(qū)砂配制不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土工作性結(jié)果可知，I區(qū)砂適合配制C60混凝土，而細(xì)度模數(shù)在3.30以下，通過(guò)摻加適量石粉和提高砂率，I區(qū)砂初S1-S4偏上限太粗部分外同樣適合配制C50和C30混凝土;而II區(qū)砂適合配制各種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。

　　對(duì)比表4、5的I、II區(qū)機(jī)制砂級(jí)配可知，細(xì)度模數(shù)3.30以下的I區(qū)砂和細(xì)度模數(shù)2.45以上的II區(qū)砂級(jí)配區(qū)域0.6mm篩孔累計(jì)篩余范圍屬于鄰界區(qū)域，而其他篩孔累計(jì)篩余范圍基本重疊，因此，單純的把機(jī)制砂根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行分區(qū)就失去了意義。如果我們將0.6mm篩孔累計(jì)篩余合并，取I區(qū)機(jī)制砂的級(jí)配上限作為混合級(jí)配上限和II區(qū)機(jī)制砂的級(jí)配下限作為混合級(jí)配下限，就得到了一個(gè)新的級(jí)配;該級(jí)配包括了I、II區(qū)所有的機(jī)制砂級(jí)配，同時(shí)避免因?yàn)闄C(jī)制砂的分區(qū)造成的麻煩，只要我們?cè)谑┕ぶ袑?duì)機(jī)制砂混凝土的配制參數(shù)加以適當(dāng)調(diào)整就能夠配制工作性良好的混凝土。整合后的級(jí)配見(jiàn)表9。

　　4結(jié)論

　　(1)使用石粉含量超過(guò)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)限值、級(jí)配不符合規(guī)范級(jí)配區(qū)要求的機(jī)制砂，仍然可以配制出工作性優(yōu)良的機(jī)制砂混凝土。根據(jù)機(jī)制砂的實(shí)際生產(chǎn)狀況和國(guó)外機(jī)制砂級(jí)配劃分標(biāo)準(zhǔn)，

　　基于機(jī)制砂級(jí)配對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)機(jī)制砂混凝土的工作性影響試驗(yàn)結(jié)果，提出了一個(gè)適合我國(guó)機(jī)制砂生產(chǎn)的全級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，如表9所示。該級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)行規(guī)范中2.36、1.18、0.3、0.15mm篩孔的累計(jì)篩余適當(dāng)放寬，并新增了0.075mm篩孔的累計(jì)篩余控制值，有利于拓寬機(jī)制砂的級(jí)配和高石粉機(jī)制砂的利用。

　　(2)從混凝土工作性考慮，機(jī)制砂的適宜細(xì)度模數(shù)范圍為1.91~3.59。其中，用于配制C30及以下低強(qiáng)度混凝土的機(jī)制砂適宜細(xì)度模數(shù)范圍為1.91~3.02，石粉含量限值20%;用于配制C35~C55中等強(qiáng)度混凝土的機(jī)制砂適宜細(xì)度模數(shù)范圍為2.08~3.30，石粉含量限值15%;用于配制C60及以上高強(qiáng)混凝土機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)范圍為2.76~3.59，石粉含量限值10%。

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