与河沙相比，机制砂配置混凝土的使用注意
与河沙相比，机制砂配置混凝土的使用注意点
说起机制砂在混凝土中的使用，已有近半个世纪的历史，但我们对很多混凝土工程技术还很陌生，本文主要针对在使用机制砂时，可能存在的几个误区进行讨论。
一、机制砂的特性
根据GB/T14684—2011《建筑用砂》规定，机制砂（人工砂）不包括软质、风化的颗粒，而是指粒径不超过4.75mm，并且经过除土处理、机械破碎、筛分制成的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒。
机制砂目前的细度模数一般在2.6~3.6之间，属于中粗砂，含有一定量的石粉，不但颗粒级配不规则，而且表面粗糙，棱角尖锐。但是机制砂的颗粒和级配并不是固定的，影响因素有很多，比如各地生产矿源、加工设备、工艺等，但只要是符合规定的机制砂，技术指标都过关，就可以用在混凝土中。
由于机制砂本身的特点所决定，即使是跟级配和细度模数都一样的天然砂比较，甚至配比设计、其他材料成型养护条件都一样，用机制砂配置的混凝土的特点是：如保持坍落度不变，则需水量增加；坍落度减小，28d标准强度提高。如果在混凝土配比设计时按天然砂的规律，机制砂的需水量很大，而且和易性比较差，还容易产生泌水，较明显的是在水泥用量少的低强度等级混凝土中。
二、机制砂配制混凝土的几个误区
2.1石粉的作用
长期以来，粉和泥都是砂中粒径小于0.075mm的颗粒，因为缺乏科学的了解，认为石粉对混凝土有害，不能加以利用，甚至不惜浪费时间和钱财，除去砂中的石粉。其实，许多的国内外专家都认为，混凝土中加入适当的石粉是有好处的。
机制砂混凝土中的石粉的作用有三个，分别是：
① 水化作用
有研究表明，水化早期形成的钙矾石会在后期向单硫型硫铝酸钙转化，这会降低水泥石的强度，但是加入含有碳酸钙的石粉，就可以有效解决这个问题。
另外，石粉是以碳酸钙为主的，而碳酸钙可以和C3A发生水化反应，形成水化碳铝酸钙，从而提高了混凝土的强度。
② 填充作用
石粉可以填充混凝土中的空隙，充当混凝土的填料，以此增加混凝土的密实度，从而起到惰性掺合料的作用。对于胶凝材料用量少、拌合物性能差的特点，只要使用中、低强度等级的机制砂混凝土，就可以得到有效的弥补。
③ 保水增稠作用
机制砂混凝土中有石粉，可以降低混凝土拌合物离析和泌水的风险。因为石粉可以吸收混凝土中的用水，无形中增加了混凝土的单方用水量，所以石粉含量越高，混凝土的粘度就越大。
另外，加入石粉也可以减少混凝土的收缩，补偿混凝土后期水化用水，因为，即使混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也会渐渐释放。
但是，石粉含量应该适量。机制砂中石粉的主要成份为碳酸钙，但水化作用并不是无限的，也要受限于水泥的成份。如果石粉含量过高，不利于集料与水泥石的粘结，降低混凝土性能。
另外，石粉含量超过一定限值后，不利于混凝土的耐久性能，因为单方石粉承担的保水量明显减少，干缩明显变大。
综合各种研究，一般C50以下混凝土石粉含量应控制在10%~15%，而C50以上混凝土石粉含量应该不超过10%。
2.2泵送机制砂混凝土配合比设计
2.2.1单方用水量
河砂由于自身的特性，颗粒比较光滑，自身的内摩擦力小，在混凝土中颗粒间绞合力较小，对水的需求量相对机制砂要小。而机制砂表面粗糙，棱角多，在混凝土中颗粒间绞合力较大。
由于机制砂泵送混凝土黏度较河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180~220mm，其单方用水量一般在175~185kg/m3左右，这与河砂混凝土较低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度时，如使用较低的用水量，必然导致外加剂超掺，从而导致机制砂混凝土流动性大，但粘性大，泵送性差，经常出现施工现场上加水来降低粘度，导致预拌混凝土的质量无法保证。
因而，做机制砂配合比设计时，不能过度的追求使用外加剂降低混凝土的单方用水量，机制砂混凝土单方用水量应设计的比河砂混凝土略大。
2.2.2砂率
一般而言，为提高产能，生产出的机制砂多为中粗砂，砂的细度模数一般在2.6~3.6，1.18mm以上的颗粒较多，占50%~70%，砂中0.315mm的组分在8%~13%波动，而后者的数量对混凝土可泵性影响很大。
JGJ/T10-95《混凝土泵送技术规程》规定，细骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》规定，通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%，有良好的连续粒级。
但一般的砂场生产出的机制砂0.315mm略显不足，同时1.18mm以上的偏多，这对配制泵送的机制砂混凝土带来了一定的难题。一般常采用的方法是适当提高砂率，增加0.315mm的颗粒的数量，以保证机制砂混凝土的可泵性。
然而，现在配制机制砂泵送混凝土也存在一个误区，认为砂率越大越好施工，C15~C30低标号混凝土砂率有些已达到60%~70%。如果砂率过大，虽然保住了工作性，但新拌混凝土的早期收缩就增加了，容易出现塑性开裂等问题。在夏季温度比较高的时候表现的更为明显。
通常为保证机制砂混凝土的可泵性，同时保证配制混凝土的经济性，配制机制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%~10%的砂率。
三、小结：
随着国家建设的蓬勃发展，河砂资源愈发紧缺，机制砂泵送混凝土应用将会越来越多。由于机制砂自身的特点，在混凝土配制技术上和河砂略有差异。因而在配制机制砂混凝土时，不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法，对石粉的作用、单方用水量、砂率这三个可能走进的误区应加强认识，从而配制出经济性、工作性、耐久性良好的机制砂混凝土。
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