近年來,隨著我國建設(shè)用砂量的劇增,天然砂資源日益短缺,砂石供需矛盾日益加大。所以,機制砂的生產(chǎn)和應(yīng)用倍受關(guān)注。從最初美、英、日等工業(yè)發(fā)達國家將機制砂納入其國家標(biāo)準(zhǔn)到國內(nèi)外學(xué)者對機制砂破碎方法、石粉、泥粉等性能特點的探究再到 2011 年我國新標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》的制定和實施,機制砂的研究不斷深入。
機制砂的顆粒形貌粗糙、多呈不規(guī)則形,但是不同生產(chǎn)方式造成的形貌又有不同,專業(yè)生產(chǎn)的機制砂粒形較好,多呈多面體或接近天然砂,顆粒級配、細(xì)度模數(shù)均可控制并做到優(yōu)于天然砂;附帶生產(chǎn)的機制砂是各種尾礦附帶生產(chǎn)或產(chǎn)生的,大部分是石料廠碎石生產(chǎn)剩余的石屑經(jīng)簡單篩分或直接利用,其顆粒形貌較差,多為片狀或三角狀 ,其細(xì)度模數(shù)偏大,3.5 左右,粗顆粒較多,中間顆粒較少。機制砂的石粉含量一般為 4%-20%。石粉的 MB 值對混凝土性能具有比較重要的影響,MB 值是用于判定機制砂中粒徑小于 75μm 顆粒的吸附性能的指標(biāo)。機制砂的 MB 值最好控制在 1.4 以下,MB 值在這個范圍內(nèi)的機制砂對混凝土性能的影響不明顯,還能改善混凝土的和易性。MB 值允許范圍內(nèi),在科學(xué)試驗的基礎(chǔ)上要合理利用石粉。另外,機制砂的堅固性比天然砂稍差,母巖不同,其堅固性也不同,但均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。
針對機制砂的特點對混凝土性能的影響,主要以 C40 混凝土為例,研究了不同砂率、石粉含量(包括 MB 值)、球形度、顆粒級配等對混凝土力學(xué)性能和耐久性能的影響,結(jié)果表明:
與天然砂相比,機制砂混凝土的砂率可以適當(dāng)增加,砂率可控制在 41%-42%;由于機制砂顆粒形貌、MB 值和外加劑種類對混凝土性能的影響復(fù)雜,石粉含量的限定范圍可能有所不同。在同時保證混凝土的工作性和強度的情況下,機制砂石粉含量一般控制在 7%-11%,對于球形度或外加劑較好或 MB 值較小的,石粉含量的范圍可以放寬,最大石粉摻量可以提高 3%左右。不同的制砂廠生產(chǎn)的機制砂有不同的級配,大部分為粗砂,且級配不合理,直接用于混凝土攪拌是能不行的,一般控制其細(xì)度模數(shù)在 3.3-3.0范圍內(nèi)較好,級配合理的或球形度良好的機制砂可以放寬到 3.6。機制砂的 MB 值和球形度均可以影響機制砂最大石粉摻量、最佳顆粒級配、最適砂率等。MB 值最好控制在1.3 及以下,球形度最好控制在 0.91(含)以上。影響混凝土性能的因素中最明顯的是機制砂的顆粒級配,其次是砂率和石粉含量,砂率 41%,石粉含量 10%,細(xì)度模數(shù) 3.6,級配如機制砂Ⅱ的方案下混凝土的綜合性能最佳;炷恋膹姸葥p失率均不超過 25%,質(zhì)量損失率均不超過 5%,抗凍性能優(yōu)良。石粉的合理摻加可以提高混凝土抗凍性,降低質(zhì)量和強度損失率。改良機制砂的相關(guān)指標(biāo),比如級配、球形度、MB 值等,可以提高石粉的摻量,實現(xiàn)廢物利用最大化,做到綠色生產(chǎn)。