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天然砂的資源是有限的,長期大量的采挖會破壞生態(tài)、影響環(huán)境,機制砂可以從中取代部分天然砂,又解決了資源環(huán)境問題,還降低混凝土的成本。
機制砂的利用趨勢
機制砂又叫人工砂,是巖石開采、機械破碎、篩分而成的,公稱立徑小于5mm的巖石顆粒粉末,因為其中含有少量泥,現(xiàn)在有許多設(shè)備可以對其進行了沖洗。砂是混凝土的主要材料,隨著建筑業(yè)的發(fā)展,砂的用量越來越大,質(zhì)量要求越來越高,天然砂資源卻越來越少,機制砂的利用可以減少天然砂的資源,既環(huán)保又經(jīng)濟。
機制砂的特點
機制砂的主要特點有:機制砂由于經(jīng)過破碎處理,其顆粒呈不規(guī)則的形態(tài),比表面積比天然砂要大;機制砂石質(zhì)堅硬;機制砂的顆粒級配不規(guī)格,細度模數(shù)偏高,多為3.0以上,1.25mm以上顆粒一般占總量的48~55%,0.315~0.16mm顆粒占10%左右。
加之機制砂棱角多,表面比較粗糙,單獨用于混凝土很難滿足其工作性要求,可將之與天然砂進行摻配使用,以填充顆粒級配的中間部分,使機制砂細度模數(shù)和級配符合要求。機制砂中含有的石粉和泥的立徑雖然都小于0.075mm,但是他們的成分不同,細度相差也較大,泥顆粒大多小于0.016mm,而石粉顆粒大都在0.016~0.075mm之間,泥吸附在砂的表面,妨礙砂與水泥的粘結(jié),而適量的石粉可以填充在水泥、細砂的空隙之間,增強機制砂混凝土的工作性。在機制砂生產(chǎn)過程中為能出去大不部分石粉,往往將300mm以下顆粒清除了大部分,從而導致機制砂顆粒級配不好,細度模數(shù)偏大,這時就要和天然砂配合使用,以保證混凝土的和易性等性能。
機制砂在混凝土中的應用
普通混凝土及高強度泵送混凝土均可采用機制砂配制,在嚴格控制原材料質(zhì)量和嚴格按照配合比設(shè)計施工的前提下,配制的機制砂混凝土可以保證混凝土的和易性、流動性、可泵性、強度、抗?jié)B等性能,同時還可以保證混凝土不開裂。
機制砂與天然砂細度模數(shù)的搭配
機制砂可以與細度模數(shù)在1.7~2.5的天然砂搭配使用,其中機制砂的細度模數(shù)在3.0~3.8之間,天然砂細度模數(shù)在1.8~2.2之間搭配出來的效果最佳。無論從混凝土坍落度和易性及強度看,這種搭配都能發(fā)揮最好的效果。對于一些非泵道路等工程,在不妨礙施工的前提下,機制砂摻量偏多,和易性偏差,其強度有明顯的下降。
機制砂取代天然砂的取代率
從表1中可以看出,在配制C25及以下混凝土時,機制砂取代天然砂的比例宜為20%~25%左右。C30~C40(含C40)混凝土機制砂取代天然砂比例宜為30%~40%左右。C40以上混凝土機制砂取代率比例宜為40%~50%左右。即在高的混凝土強度等級如何使用機制砂,需要進行試驗、適配。
關(guān)與機制砂大摻量以C50簡單做了強度試驗,在相同配合比條件下,機制砂大摻量對混凝土強度的影響,天然砂:機制砂按照1:0、8:2、6:4、4:6、2:8、0:1的比例進行試驗,試驗得出在6:4之前強度出現(xiàn)遞增,而在6:4以后則出現(xiàn)了強度下降,當機制砂為80%、100%時強度下降達到天然砂3~4%的強度,同時坍落度也隨之下降,本實驗針對我公司使用的機制砂做出的結(jié)論,各地方機制砂的質(zhì)量有所不同,為保證機制砂混凝土的質(zhì)量,使用過程中要注意對機制砂的顆粒級配、細度模數(shù)、石粉含量、泥塊含量、松散堆積密度、堅固性進行檢測,加強機制砂的抽檢頻率,進一步保證機制砂的質(zhì)量。
機制砂混凝土的需水表現(xiàn)
由于機制砂表面粗糙,雖然經(jīng)過一定的沖洗,但還有一少部分石粉含量,即使在低等級混凝土的配合比中,與天然砂相比其用水量偏高。但在相同的材料的基礎(chǔ)上,機制砂混凝土強度高于天然砂混土強度。機制砂配制混凝土每方增用水5~10kg,相應水膠比增加0.01~0.02。用機制砂與天然砂配制混凝土時,砂率宜比天然砂混凝土的砂率高1~2%。
影響機制砂混凝土的相關(guān)因素
機制砂的用水量影響:機制砂的用水量除了機制砂本身的成分有關(guān),最重要與機制砂中石粉含量有關(guān)。
當石粉含量為0~4%時,對于機制砂用水量無明顯增加,石粉含量4~6%時,用水量增加0~5kg,石粉含量6~10%時,用水量增加5~10kg,石粉含量10~15%時,用水量增加10~20kg。隨著機制砂中石粉含量的偏高,其用水量也相應增加,導致混凝土的水膠比發(fā)生變化。
機制砂壓碎值對強度的影響:對于相關(guān)不合格的石材生產(chǎn)的機制砂由于石材本身的強度偏低。導致機制砂的壓碎值標過大,對混凝土強度會帶來一定的不利影響。因此我們在對機制砂的檢測中應嚴格按照標準要求檢測。
機制砂對混凝土物理性能的影響
通過大量的試驗證明,機制砂混凝土的抗折、抗壓、彈性模量均接近或高于相同配合比(在相同的材料情況下)的天然砂混凝土,另外在試拌混凝土的過程中發(fā)現(xiàn)機制砂的摻入增加了用水量,機制砂混凝土比天然砂混凝土的初凝時間延長10~25min。對于符合石粉含量要求的機制砂摻入混凝土中,機制砂混凝土中水泥水化程度高于天然砂混凝土,密實性好,因此機制砂混凝土其徐變性能好于天然砂混凝土。由于其密實性好,因而機制砂混凝土的抗凍融能力也優(yōu)于天然砂混凝土。
結(jié)束語
隨著國家基本建設(shè)的不斷深入和環(huán)境資源保護的日益加強,自然資源已不能滿足工程的需求,機制砂的利用有效的解決天然砂緊缺的現(xiàn)狀,通過對機制砂的特點和對拌合物的性能影響,作了簡單的分析和試驗,機制砂混凝土的配合比對混凝土的各種性能,如和易性、力學性能、彈性模量、耐久性和混凝土表面質(zhì)量都有非常重要的影響,對機制砂混凝土的收縮徐變性能、抗凍性能以及抗?jié)B性能等耐久性指標在今后的工作中應不斷加強研究,以完善機制砂混凝土的各項指標,使其在工程中得以廣泛的應用。
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