随着基础设计规模多年来以10%左右的速度增长，天然砂资源日益匮乏，品质下降，成本提高，机制砂作为一种替代资源得到了广泛的关注。与天然砂相比，机制砂0.075mm以下的颗粒主要是与母岩物理化学性质相同的石粉组成。由于机制砂由岩石破碎而成，在生产过程中会掺杂少量表土，一些岩石的层间往往也夹杂有一定的粘土，导致机制砂0.075mm以下颗粒中含有一定量的粘土（泥粉）颗粒。粘土是粒径小于0.002mm并且具有层状结构的各种硅酸盐，主要组成为：含水的铝硅酸盐、镁硅酸盐和铁硅酸盐。由于粘土颗粒为疏松多孔的层状结构，因此泥粉含量的增加会增大混凝土的拌合用水量，对混凝土强度和耐久性会产生不利的影响，另外粘土具有较大的湿涨干缩性也增加了混凝土干缩系数。因此对机制砂中粘土矿物含量的检测成为评定一种机制砂是否满足配制要求的重要指标，我国采用亚甲基蓝吸收值来检查机制砂中的粘土成分含量。

石粉作为一种矿物填料往往可以改善混凝土的流动性，适量的石粉对混凝土的性能是有益的。如果片面控制石粉含量往往会将一些石粉含量高但技术性能良好的机制砂判定为不合格品。该文对石粉、泥粉和石料母岩等对机制砂MB值的影响进行了研究，为机制砂质量标准中粉料标准限值与MB值限值的制定提供理论依据。

1试验

1.1原材料

1）试验砂样取用颜色均匀的石灰岩机制砂，筛除粒径大于2.36mm和粒径小于0.075mm的颗粒，取得0.075～2.36mm的颗粒放入烘箱中于（105±5）℃烘干至恒重，冷却至室温后备用。

2）试验石粉样选取颜色均匀、ＣａＣＯ₃含量较高的石灰岩碎石，经洗净、晾干、破碎和粉磨后，筛除0.075mm以上颗粒，放入烘箱中于（105±5）℃烘干至恒重，冷却至室温后备用，实验所磨石粉比表面积为345ｍ²/ｋｇ。

3）试验粘土样武汉当地的粘土，其液限ＷＬ＝39%、塑限ＷＰ＝21%、塑性指数ＩＰ＝18%。筛除0.075mm以上颗粒，放入烘箱中于（105±5）℃烘干至恒重，冷却至室温后备用。

4）亚甲基蓝（Ｃ₁₆Ｈ₁₈Ｃ_ｌＮ₃Ｓ·3Ｈ₂Ｏ）含量≥95%。

1.2机制砂亚甲蓝MB值的测定原理

《建设用砂》（ＧＢ/Ｔ14684—2011）中给出了亚甲蓝MB值的测定方法，该方法用于判定机制砂中粒径小于75μｍ颗粒的吸附性能的指标。与机制砂中的石粉相比，泥粉中含有的粘土矿物为层状结构，一般都含有两种基本的结构单元：1）硅氧四面体，由1个硅原子和4个氧原子组成；2）铝八面体，由1个铝原子和6个氧原子或羟基组成。这种层状结构使得粘土的微观结构中存在着大量的空隙，大大增加了其比表面积，且粘土中的Ａｌ^3＋ 与水作用形成胶体。按Ｓｔｅｒｎ和Ｇｏｕｙ等人的扩散双电层理论，在胶体中固液界面处，固体表面由于电离或吸附离子而带电，在通常情况下粘土表面是带负电的。

由图1亚甲蓝的分子结构图可知，单分子层结构的亚甲蓝带有一定量的正电荷。因此与石粉相比，泥粉更容易吸附一定量的亚甲蓝溶液。当悬浮液中的粘土颗粒表面全部被单分子层的亚甲蓝所覆盖时，会产生游离的亚甲蓝，用玻璃棒沾取少许悬浊液滴到滤纸上，游离的亚甲蓝会随着水向外扩散并被水稀释，最终形成浅蓝色色晕。

1.3测试方法

机制砂亚甲蓝MB值的测试方法参照ＧＢ/Ｔ14684—2011《建筑用砂》中第7.5.1条和7.5.2条的规定进行测定。同时，为了更为精确地分析机制砂MB值与石粉、泥粉等的关系，将亚甲蓝溶液的最小滴加单位设定为0.5ｍＬ，以提高试验精度。

2结果与分析

2.1最大粒径对机制砂MB值的影响

选取有代表性的石灰岩机制砂作为研究对象，研究不同粒级的机制砂对MB值的影响。

由图2可以看出，随着机制砂粒级的不断减小，粉料所占的比例不断增高，含有粉料的机制砂测得的MB值也逐渐增大。不含粉料的机制砂的MB值随最大粒径的降低变化较小。从这里可以看出粒径＜0.075mm的粉料是MB值的主要贡献者，粗颗粒的表面以及粗颗粒表面吸附的粘土质成分也贡献部分的MB值，所以机制砂粉料含量直接影响机制砂MB值。

2.2干湿分级下不同粒级颗粒的MB值

采用干筛和水筛筛出不同的机制砂粒级并测试其MB值。由图3可以看出，两种筛分方式筛分的机制砂MB值都随着粒级的降低而增加，而干筛法筛出的各粒级机制砂的MB值明显高于水筛法筛出的同粒级机制砂MB值。由于颗粒粒级的降低比表面积随之增加，机制砂表面对MB的吸附作用增强，故水筛法筛分的机制砂MB值随粒级降低而增加；对于干筛法筛出的同粒级机制砂随粒级的减小比表面积增加，加之颗粒表面吸附的粉料也同样增多，所以其MB值的增加幅度更大。

2.3不同岩性对机制砂MB值的影响

从以上的研究可以看出，机制砂本身对MB有一定的吸附作用，可以认为机制砂母岩为机制砂的MB值提供了一个本底值。而MB值的作用是判断机制砂中粘土成分的含量，因此为了更好地探明MB值的决定因素，此节研究了不同岩性机制砂与MB值之间的关系。在不同岩性的机制砂掺入5%母岩研磨而成的石粉，测试的结果（见图4）可以看出：随着母岩的变化，机制砂的MB值在0.15～0.35之间变化，并且不同岩性的机制砂有一个不同的本底值，这个本底值对MB值作为砂中粘土成分含量判断指标的精确性有一定的影响。这一点在标准制定时应予相应的考虑。

2.4不同石粉含量对MB值的影响

通过向代表性的石灰岩机制砂试验样（0.075～2.36mm）中外加不同比例的石粉来研究不同石粉含量对MB值的影响。

由图5可以看出，随着纯石粉含量的线性逐渐增加，MB值增幅很小，当石粉含量为10%时，MB值也仅为0.40，当石粉掺量为30%时，MB值依然只有0.6左右。这表明石粉的增加虽然增加了粉料的比表面积从而增加了机制砂对亚甲蓝的吸附作用，但这部分对MB值的贡献量比较小。

2.5不同泥粉含量对MB值的影响

向粉料含量为5%的石灰岩机制砂中掺入不同量的泥粉，MB值及影响曲线见图6。

由图6可以看出，MB值的增幅与泥粉的增长成平方关系，当泥粉含量为3%时，MB值即超过1.4，当泥粉含量为5%时，MB值远远大于1.4。当粘土含量为10%时，MB值达到4.0，泥粉含量是MB值的主要影响因素。

2.6泥粉比例对机制砂MB值的影响

当控制机制砂的石粉和泥粉含量总和为5%时，通过改变机制砂中石粉和泥粉含量的质量比例来测定MB值的变化，所得试验结果见图7。

由图7可以看出，当泥粉比例由0%增加到100%时，MB值增幅明显，即当粘土所占比例掺量大于10%时，MB值迅速增大。可以看出机制砂粉料中粘土比例的改变会明显影响MB值，机制砂中的粉料限值应该和MB值联动来作为机制砂质量分级的判断指标，如果把MB值或粉料含量作为单一指标来分级不能准确地把握机制砂的质量，也会错杀一些质量良好的机制砂。

3结论

ａ.当机制砂最大粒级逐步减小，粉料含量随着增加，机制砂的MB值逐渐增大，粉料是机制砂MB值的主要贡献者。

ｂ.粒级减小比表面积增加，MB值增加，干筛颗粒中由于吸附粉料，MB值的增加更明显。

ｃ.机制砂对MB有一个本底吸收值，本底值由于岩性的变化有所不同。

ｄ.MB值随石粉含量增加线性增长，随泥粉含量增加呈平方关系增长。

ｅ.粉料中泥粉是机制砂MB值的主要贡献者，粉料含量和泥粉比例都会明显影响机制砂MB值。

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