机制砂在混凝土中稳定使用的探讨

谢文香

（广东基础新世纪混凝土有限公司）

1 双掺粒子填充法解决级配问题

机制砂与天然砂相比，虽然在资源、管理和质量方面有着一定的优势，也符合绿色建材发展理念，但由于企业未形成规模，受产品控制理念、母岩品质、工艺设备的影响，对颗粒级配、粒型控制等方面还缺乏规范控制。机制砂与天然砂的形貌区别见图1。

图1 机制砂与天然砂形貌图

从图1可以看出，机制砂颗粒形貌表面较粗糙、棱角多，而天然砂颗粒较圆润，粒型较好。目前市面上的机制砂普遍存在级配不连续、过粗或过细现象。我公司分别对清远几个石场不同批次的机制砂进行了筛分，得出颗粒级配分布图，如图2所示。

由图2可知，机制砂的颗粒级配受批次和厂家的影响较大，这也从侧面反映了机制砂产品质量控制的难度，其受产品控制理念、母岩品质、工艺设备的影响较明显。对应的，不同批次机制砂应用到混凝土中，混凝土和易性及强度表现也各有不同。具体情况见表1。

图2 不同厂家批次机制砂级配分布

表1 C35P8使用机制砂强度及和易性情况

从表1可以看出，机制砂级配的不稳定性是影响其连续稳定使用的最大问题。为解决因机制砂级配不稳定而造成的混凝土和易性及强度增长方面的问题，我公司对场地废水废浆烘干筛分后的颗粒级配进行研究，同时结合天然砂进行双掺，针对不同机制砂级配分布掺入不同比例的天然砂和一定废浆水，发现能有效改善机制砂的粒型和颗粒级配。针对不同级配机制砂掺入不同比例的天然砂后进行筛分试验得出的试验数据分布见图3。

图3 掺入天然砂后机制砂筛分分布

不同批次机制砂应用到混凝土中，混凝土和易性及强度表现也各有不同。具体情况见表2。

表2 C35P8使用机制砂强度及和易性情况

实验证明，采用双掺粒子填充法能够有效解决机制砂的级配和粒型问题，在改善混凝土和易性的同时还能提高后期强度。

2 砂浆扩展度比对法解决絮凝剂快速检测问题

机制砂在制备过程中，由于环保要求，机制砂生产企业洗砂产生的废水不得外排，因此为达到废水循环利用的目的，在母岩清洗和机制砂洗砂过程中，会加入一定剂量的絮凝剂用以辅助废水中石粉、泥粉的快速沉降。但由于母岩含泥含粉的差别，以及生产工艺、设备控制等问题，导致沉淀使用的絮凝剂无法精准控制，造成成品机制砂中存在一定的絮凝剂残留。

依据当前国家和行业标准，混凝土用机制砂对机制砂粒型、级配、MB值、轻物质含量等物理指标进行了详细限制，但在絮凝剂残留方面并未给出标准要求和具体处理措施。混凝土生产企业在对机制砂进行进场检验时，发现机制砂各项数据检测均无异常，但在使用时，混凝土和易性经常会出现较大波动，同时外加剂掺量和蓄水量也会发生急剧变化，导致混凝土质量难以有效控制。絮凝剂本是用于吸附废水中的泥粉和石粉使其快速沉浆，但机制砂中残留的絮凝剂，会导致混凝土中的外加剂被迅速吸附，水泥分子快速团聚沉浆，混凝土中的水泥无法有效扩散水化。我公司对机制砂中不同含量的絮凝剂对混凝土的影响进行了一个试验，试验结果见表3。

表3 絮凝剂含量对混凝土和易性及强度的影响

数据分析可知，絮凝剂作用在混凝土中，当絮凝剂掺量低于0.02%(与砂的比例)时，泵送剂掺量不会发生变化，同时能够提高混凝土的粘聚性；当絮凝剂掺量高于0.02%(与砂的比例)时，泵送剂掺量会随絮凝剂掺量的增加而增大，初始坍落度与扩展度会随着絮凝剂掺量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝剂掺量越大，混凝土3h坍落度与扩展度经时损失越大。

絮凝剂的问题，是目前限制机制砂大量使用的又一大难题。目前行业内尚无有效方法对砂中絮凝剂组分进行有效中和，使其不对混凝土体系产生影响。为解决快速检测机制砂中絮凝剂的含量，以降低试验检测周期，同时缓解生产控制压力，我公司提出了一种新型快速检测方法——砂浆扩展度检测法。通过对比基准砂浆扩展度，通过固定样本参数，测定对比基准砂浆扩展度的损失情况，得出一个经验值，以确定絮凝剂残留含量是否已经超出控制范围，用以指导材料验收。同时，砂浆扩展度检测法还可以通过固定基准扩展度值，调整外加剂掺量，以指导生产使用。具体检验数据见表4。

表4 砂浆扩展度检测法试验记录

图4 砂浆扩展度试验结果

砂浆扩展度检测法充分利用砂浆和混凝土适应性相通原理，通过简化试验流程，迅速得出判定结果，同时，又能给混凝土生产使用提供充分指导依据。此举不仅节省了大量人力物力，也提升了试验控制精度，降低了生产控制成本，对混凝土质量和和易性的控制提供了有效依据。

3 结论

⑴机制砂性能受母岩、产地、生产工艺和质量控制水平等因素的影响较大，当前市面机制砂的质量不稳定是限制其用量的关键因素。研究表明，通过使用搅拌站产生的废水废浆以及通过与天然砂双掺，对机制砂的级配调整有一定的帮助，对提高机制砂的稳定性也有一定效果。

⑵机制砂絮凝剂的残留，在机制砂进场验收的常规实验中不易发现，如进行系统试验或物象分析，则耗费的时间和成本较大。通过做砂浆扩展度对比试验，在物检数据正常的情况下，如对比基准，机制砂砂浆扩展度小而损失较大，就可以快速判定有絮凝剂残留；同时，可以根据具体数据大致判定絮凝剂残留量。