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    详细内容

    不可不知的機制砂基礎知識

    由于砂資源短缺, 開發和使用機制砂已成為解決建筑用砂短缺的重要手段之一。機制砂代替天然河砂不僅具有一定的經濟性和適應性,還具有一定的環境效益和社會效益,而且由于機制砂生產不受氣候、季節的影響,而且在生產工藝上還能得到有效控制。下面隨小編一起來了解下什么是機制砂?機制砂的優缺點、性能、研究與應用現狀。


    一、什么是機制砂?


    砂石骨料是建設工程中砂、卵(礫)石、碎石、塊石、料石等材料的統稱。

    粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料,即我們常說的石子或碎石;

    粒徑小于4.75mm的骨料稱為細骨料,又稱為砂或機制砂。


    機制砂是指由巖石經爆破破碎、機械破碎,再經篩分后粒徑在5mm以下的大小不同的顆粒。


    、生產機制砂對母巖的要求?


         常用的生產機制砂原料有石灰巖、花崗巖、砂巖、石英巖、流紋巖、玄武、閃巖、片麻巖、輝綠巖、凝灰巖、鵝卵石、河卵石等。母巖的強度、礦物組成、巖石構造、化學成分各不相同,對機制砂破碎過程中的能耗、石粉含量、粒型有重要影響。裂縫的擴展與巖石的內部結構和巖粒的特性密切相關。

      1.密集的細粒度石灰巖,破壞時多為直線型針狀破裂,各裂紋很少相互作用,導致爆破型破裂。

      2.大理石與石灰石礦物特性相似,但是顆粒較大,因而在剪切帶產生較大尺度的宏觀裂縫,而且由于方解石顆粒的塑性變形減小了裂縫趾端的應力集中,因而裂縫擴展受阻,很少為爆破型破裂。

      3.花崗巖由三種不同的成分組成,各成分之間存在界面。花崗巖的破碎與巖體內的微孔和裂縫有關,裂縫比微孔危害要大,多出現在巖粒的邊界處,一般是由于內應力及溫度變化引起。花崗巖中的云母可以起到緩沖作用,減少破碎過程中的破損。

      4.玄武巖機制砂石粉含量是石英制機制砂的兩倍,而石粉產物的能耗是相同質量機制砂的10倍。

    用作加工機制砂的母巖,抗壓強度應符合GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》的規定,即飽和抗壓強度:火成巖不應小于80MPa,變質巖不應小于60MPa,水成巖不應小于30MPa。


    三、什么樣的機制砂是合格的?


          符合國家技術標準并經出廠檢驗的機制砂就是合格的。一般需要檢測的主要技術指標有:顆粒級配、細度模數、石粉含量、空隙率、表觀密度、堆積密度、亞甲藍(MB)值、壓碎值指標、云母含量、輕物質含量等16項技術指標。

      1、顆粒級配:指顆粒各粒徑的搭配比例。

      2、細度模數:反映機制砂顆粒粗細程度的技術指標。細度模數越大,表示砂子越粗。機制砂的規格按細度模數(Mx)分為粗、中、細、特細四種,其中:

      1) 粗砂的細度模數為:3.7—3.1,平均粒徑為0.5mm以上;

      2) 中砂的細度模數為:3.0—2.3,平均粒徑為0.5mm—0.35mm;

      3) 細砂的細度模數為:2.2—1.6,平均粒徑為0.35mm—0.25mm;

      4) 特細砂的細度模數為:1.5—0.7,平均粒徑為0.25mm以下。

      3、機制砂顆粒級配指標方式調整方式

    機制砂顆粒級配可以通過調整進料級配、進料量、破碎機轉速、篩網尺寸等方面來實現。

      4、針、片狀顆粒

    凡是機制砂顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒;厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒。其中平均粒徑是指該粒級上、下限粒徑的平均值。

      5、機制砂石粉,石粉含量要求

    石粉是指機制砂中粒徑小于75μm的成分與被加工母巖相同的顆粒。一般普通混凝土要求石粉含量小于10%,高強混凝土要求小于5%。


    四、機制砂的優缺點


    1、與天然河沙相比,機制砂的特點

    1)與天然河沙相比,機制砂具有棱角尖銳分明、針片狀多、粗糙的特點,從外觀上就可區別兩者;

    2)機制砂的堅固性比河沙稍差;

    3)機制砂石粉含量大;

    4)一般天然沙,一種細度模數,可以有多種級配,機制砂的細度模數可以人為的通過生產工藝來控制,按用戶要求來組織生產,這是天然砂所不能做到的;

    5)機制砂有更好的粘合度,更抗壓,使用壽命也更長;

    6)機制砂礦物成分和化學成分與原料是一致的,沒有天然砂那樣復雜。

    2、機制砂的優點 

    1)工廠化生產,質量可以得到保證

    工廠生產可以從選材、破碎等一系列的工藝流程上建立質量監控體系,生產條件好,砂的質量才能得到保障。

    2)砂的物理力學性能好

    可以有意識的選擇硬質巖石生產機制砂,避免采用軟質、風化巖石,同時,含泥(塊)量可以人工篩分控制。化學成份和母材、碎石一致,對混凝土沒有負面作用,適合做高強混凝土。

    3)機制砂的顆粒級配、細度模數可以調整

    可以按照工程的需要,結合母材的特點及混凝土的要求,調整機制砂的細度模數與顆粒級配。調整的措施主要是通過破碎設備、工藝流程的選擇來完成。

    3、機制砂的缺點

    1)機制砂的顆粒形狀、顆粒級配對混凝土的和易性、強度、抗干縮性及耐磨等性能有影響。天然中砂細度模數一般為2.6~3.0,級配較好,對混凝土的工作性十分越有利。機制砂顆粒尖銳,多棱角,表面粗糙,細度模數多為3.0以上,與天然河砂相比,機制砂的顆粒級配稍差,大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒偏多,導致混凝土的和易性較差,容易引起混凝土的外觀質量缺陷。機制砂的缺點可以通過選擇合適的碎砂設備、合理利用砂中含石粉量、調整砂率,以及選用合適的外加劑等措施來克服。在各種破碎設備中,立軸沖擊式破碎機(巴馬克)粒形較好,反擊破碎機次之,圓錐破碎機再次之,顎式破碎機較差。

    2)機制砂中要含有適量的石粉,不但可以提高混凝土的強度,還可以改善混凝土的和易性。石粉和泥的粒徑雖然都是小于0.075mm,但是他們的成份不一樣,細度相差也比較大。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;而適量的石粉卻可填充在水泥、細砂的空隙之間,使機制砂混凝土的工作性增強。


    五、機制砂混凝土的性能


    1、硬化前混凝土的性能

          機制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性、可塑性、可加工性等方面,這些性能并不是孤立的,而是相互之間有一定的相互關聯,是從不同的角度描述新拌混凝土的特性。其中,混凝土的和易性是十分重要的一個指標,它不僅表示混凝土澆灌成型的難易程度,也表示混凝土抵抗材料分層離析的能力。混凝土和易性的具體指標為坍落度。在水灰比相同的情況下,機制砂混凝土坍落度要比河砂混凝土的小,這主要是由于機制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞,其有一部分顆粒為礦物顆粒集合體,這樣就增大了砂子的比表面積,吸附了更多的水,導致混凝土的需水量增加。


    2、機制砂混凝土的力學性能

          混凝土的力學性能指標包括抗拉強度、抗彎強度、抗壓強度、彈性模量、粘結強度、疲勞強度、收縮徐變特性等。由于機制砂一般采用硬質巖石破碎,機制砂比天然砂的抗壓強度更高。因此機制砂混凝土與天然砂混凝土相比,各項力學性能指標更高。當然,混凝土的強度、彈性模量等力學性能指標除了和砂的強度有關之外,還與其他因素有關,如機制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。


    3、機制砂混凝土的耐久性能

          混凝土的耐久性能是指混凝土在長期使用的過程中,具有抵抗凍融循環等氣候條件、酸堿等物理化學侵蝕作用、受光熱作用、流水沖蝕作用的能力。如果混凝土越密實,那么抗滲抗凍性越好。因為混凝土的抗滲性主要是和其孔隙有關。對于機制砂混凝土的抗凍融耐久性還缺乏系統的研究。綜合已有的研究結果,可以發現機制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能,具有一定的微集料填充效果,各方面都優于中砂混凝土,機制砂和天然細砂混合配制出的混凝土抗滲性比中砂混凝土差。


    六、國內執行的主要機制砂標準


    GB/T14684—2011《建筑用砂》

    JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量標準及檢驗方法》

    JGJ/T241-2011《人工砂混凝土應用技術規范》

    DB50/5030-2004《機制砂混合砂混凝土應用技術規程》(重慶)

    JT/T819-2011《公路工程水泥混凝土用機制砂》

    DBJ52-55-2008《貴州省高速公路機制砂高強混凝土技術規程》

    JTGE42-2005《公路工程集料試驗規程》



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