混凝土用机制砂的生产及石粉含量多少合理？

前言： 天 然砂作为常规建材已使用若干年的时间，但部分地区天然砂资源匮乏，不能满足工程建设需求。而目前大量使用的机制砂是很好的替代材料。在贵州省内机制砂也已使用了很多年了，通过试验表明，品质优良的机制砂完全可以替代天然砂，配制出性能优良的混凝土。

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机制砂的生产

1）制砂机按照破碎原理分，主要有 锷式、圆锥式、旋回式、锤式、旋盘式、反击式、对辊式和冲击式等 。导致最终产品颗粒形状的优劣排序为：锤式和冲击式等优于反击式、圆锥式和旋盘式，锷式、辊式和回旋式最差；但前者制造成本较高。传统的辊式制砂机不能很好地改变砂颗粒的形状、大小以及级配，仍存在细度模数大，4.75、2.36mm颗粒含量偏多，细颗粒偏少的缺陷，而改良后的辊式制砂机能有效的解决颗粒形状、级配存在的不足，使其满足规范要求的区间范围。

立轴冲击式破碎机的 人工砂 ，缺少中间粒径，细度模数大，但加工成本低；而棒磨机所制机制砂，级配好，细度模数易于调整，但加工成本高，含粉量高。粗、中、细三段破碎+棒磨机制砂是我国沿用了几十年的砂石生产工艺模式，至今，与时代发展相适应的新的砂石系统设计理念已经形成，并因其具有良好的技术性、经济性而得以推广应用。二者在技术、经济上有着良好的互补性， 破磨结合的制砂思路是对机制砂石技术的重要创新 。 这种新的设计理念概括起来就是：砂石加工“多碎少磨，以挤破代磨破，破磨结合，注重环保，营造绿色生产理念”。  

通过多段破碎，减少骨料磨碎；不但可以提高成品料质量，减少机制砂中的石粉含量和设备磨损，降低加工成本而且还可以简化生产工艺，减少制砂的耗水量及相应的废水排放，有利于环保。并且湿法、干法均可生产。

我标段料场投入使用的HCBF-1000Ⅱ型 冲击式制砂机 每小时产量能生产128吨。制砂机一破为锷式破碎二破为反击破加工成碎石再由加工好的碎石进入圆锥式制砂机形成质量稳定机制砂。本制砂机是采用干法制砂石并配备了除尘设备把各级砂石料上多余粉尘抽出并统一回收，回收的石粉可调节比例掺入机制砂中，按工程需要，人为地较稳定地控制机制砂的质量。  

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机制砂的基本特征

1） 砂按产源分为天然砂和人工砂（机制砂）两类。 天然砂包括河沙、湖砂、山砂及淡化海砂；机制砂为经除土处理的机制砂，是完全由石灰石经机械破碎，筛分制成的不包括软质岩、 风化岩 的粒径小于4.75mm的岩石细颗粒。由于人工砂是用专门的制砂机械生产，其颗粒形状、性质等也有别于天然砂，机制砂的普遍特点概括起来主要有以下几点：

1、 人工砂颗粒是多棱体、级配合理、粒度均匀，通常含有的石粉可以部分改善混凝土的工作性能。  

2、 通常在同一工地，人工砂与碎石是同一种母岩制成，热学性能一致，对大体积混凝土技术效果尤为显著。  

3、同一生产设备或工艺，机制砂的细度模数和单筛的筛余量呈线性关系，对于一种砂子，先通过试验建立关系后，只要测定一个单筛的筛余量即可快速求出细度模数。  

 

4、 机制砂中的石粉含量的变化是随细度模数变化而发生变化的，细度模数越小，石粉含量越高；反之，细度模数越大，石粉含量越低。  

5、 人工砂的粒级差异较大。一种人工砂是由制砂机专门生产的，这部分人工砂级配可调整，但其制造成本较高；另一种是加工碎石时筛除大于4.75mm颗粒后的下脚料，俗称石屑，也有称尾矿，这部分 颗粒级配 差别很大。一般前者2.36mm以上的颗粒较多，后者0.300mm与0.150mm的颗粒较多且含泥量较高，片状颗粒也较多，严重制约它的应用范围。  

6、 机制砂配制的混凝土坍落度减小，混凝土28d标准强度提高，如保持与天然砂配制的混凝土坍落度一致，则单位用水量增加；但在不增加水泥的前提下水灰比变大后，一般情况下，混凝土实测强度并不降低。按天然砂的规律进行混凝土配合比设计，人工机制砂的需水量大，和易性稍差，易产生泌水，特别是水泥含量少的低强度等级混凝土中表现明显。    

7、在试验过程中配制同标号混凝土时，相同水泥用量的情况下配制机制砂混凝土时要达到与河砂相近的工作性能要求，机制砂 混凝土砂率 一般都要大于河砂混凝土砂率的3-5个百分点，虽然砂率提高需水量也同样提高在同水泥用量下水灰比增大但是28天强度，和河砂混凝土强度相差不大。    

2） 锷破+反击破+圆锥式设备生产的机制砂的特点：

1、成品级配合理，针片状含量少，颗粒形状多棱角，属多面立方体，在硬化混凝土中有非常好的咬合力和黏结力。  

2、颗粒级配符合DB24/016-2010《山砂混凝土技术规程》中Ⅰ类砂的要求细度模数2.8-3.2满足不同强度等级和易性和可泵性能，拌和物性能良好。  

3、成品砂的压碎值指标符合规范要求，实测压碎值指标在6.0-8.0左右。  

4、成品中石粉含量控制在8-12%(可调)亚甲蓝试验检测含泥量其MB值为0.6-0.8。

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使用机制砂应注意的问题

1）正确认识和利用石粉：

1、机制砂由人工破碎而成，多数呈灰白色或灰黑色，颗粒外型多棱角表面粗糙，外观看石粉较多机制砂在生产过程中，不可避免地要产生一定量的石粉，而 机制砂级配中恰好需要适量石粉。石粉颗粒虽小于75um，但是与通常所说的砂中所含的泥成分不同、颗粒分布不同、在混凝土中所起的作用也不同。砂中所含的泥对混凝土是有害的，它严重影响骨料与浆体之间的粘结力，导致混凝土收缩增大，密实度降低，必须严格控制其含量；而机制砂中的石粉对混凝土是有益的。 机制砂颗粒多棱角，对集料与水泥之间的粘结有利，但间隙较多，对混凝土的和易性不利。颗粒外型多棱角的特点决定了机制砂需要有特定的粒度分布，如果完全照搬天然砂对颗粒级配的要求，会造成混凝土流动性、粘聚性、保水性差，影响混凝土工作性能。机制砂级配中细颗粒组分需要适当提高，才可更好的适用于混凝土中，由于石粉主要由10um~75um的细颗粒组成， 适量石粉的存在恰好能达到这一目的，完善了机制砂的级配，从而改善了混凝土的工作性能。 混凝土中机制砂级配的改善，使混凝土密实性得以提高，进而起到提高混凝土综合性能的效果。  

2、泵送混凝土所用机制砂中0.15mm以下颗粒含量宜为20%左右，75um以下石粉含量宜为8%~12%，适宜的石粉含量不会增加混凝土用水量，却可以补充混凝土中细颗粒，在混凝土中起到微骨料的作用，从而提高混凝土流动性、粘聚性、保水性，大大改善了混凝土的和易性。砂中石粉含量低于5%时，混凝土和易性较差，主要表现为泌水、粘聚性差、流动性差。砂中石粉含量在10%左右时，混凝土和易性较好。砂中石粉含量在15%以上时，混凝土较粘稠，在拌合泵送中存在阻力大的问题。

2） 严格控制机制砂中的含泥量（亚甲蓝MB值）  

1、与天然砂一样，机制砂也必须严格控制含泥量。由于泥和石粉颗粒都是75um以下，依靠目测和传统含泥量筛洗试验方法无法评定，而亚甲蓝MB值试验方法可用于检测小于75um的物质是纯石粉还是泥土。亚甲蓝对矿物颗粒的吸附为物理吸附，对岩石性质不敏感，适于检测石灰岩、花岗岩制成的机制砂，试验研究表明所检测含泥量与亚甲蓝吸附量有高度相关性，可区分出机制砂中泥和石粉，评定其含泥量。  

2、我们在机制砂应用中发现， 亚甲蓝MB值对混凝土工作性能、抗压强度等有显著影响 。随着亚甲蓝MB值得增大，混凝土坍落度降低、坍落度经时损失加快，混凝土用水量，外加剂用量提高，混凝土强度下降。可见 对机制砂质量控制中，亚甲蓝MB值应该是一个严格控制的指标。  

3、通过试验，我们发现机制砂中MB值超过1.0，混凝土和易性受到影响，粘聚性变差，初始坍落度较小，坍落度损失增大，混凝土强度降低。  

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严格控制机制砂质量

在生产过程中必须 严格控制机制砂原材的含泥量，一定按不大于1.0%要求检测；其次要控制好砂的级配、细料颗粒含量、粒径形状、石粉含量、细度模数等指标，并不定时抽检；每半年做一次碱活性试验，以避免对混凝土耐久性造成危害。

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结论建议

1）   机制砂的细度模数、颗粒级配、石粉含量，亚甲蓝吸附值（MB）对其在泵送混凝土中的使用效果影响显著；

2）在泵送混凝土中机制砂细度模数不宜大于3.0，颗粒级配基本符合建筑用砂标准中2区级配，其中0.15mm累计筛余可以放宽到8%；

3）机制砂用于泵送混凝土，若要达到良好的工作性能必须含有一定数量的石粉，石粉含量10%左右是适宜的；

4）机制砂中应严格控制含泥量，矿石中的泥土应清除干净，机制砂中的粘土质会显著影响到新拌混凝土的性能，出现混凝土坍落度损失快，泵送阻力增大等问题。按亚甲蓝MB值≤0.5g/kg标准生产的机制砂，石粉的含量放宽到8%~12%，具有很好的使用效果；

    5）   泵送混凝土中，机制砂同样也可与高效减水剂、引气剂、矿物掺合料等共同使用；

6）机制砂中适宜的石粉含量明显改善混凝土的工作度。

7）建议山区高墩大跨桥梁高标号混凝土施工在墩身封顶前先行进行配合比的工艺性试泵送施工，以其验证配合比的工作性能，如有问题留有充足组时间进行调配，否则可能影响桥梁上构施工进度安排。

来源：砼享未来