文章编号：1007-046X(2014)01-0023-04
固废利用
机制砂配制混凝土的若干问题探讨
Probe into Several Issues on Preparation of Machine-Made Sand Concrete
王卫东1，张营2，王雨利3
（1.江苏南瓷绝缘子有限公司，江苏 镇江 212405；2.江苏三星科技有限公司，江苏 镇江 212405；
3.河南理工大学材料学院，河南 焦作 454000）
摘 要： 随着河砂资源的日益短缺，采用机制砂代替河砂配制混凝土势在必行。对机制砂混凝土的配制参数、工作性，力学性能、干缩性能、抗渗性等若干问题进行了探讨。最后指出：使用机制砂替代河沙来生产混凝土
是完全可行的。
关键词： 机制砂；石粉；混凝土
中图分类号：TU521 文献标志码：A
0 前 言
天然砂是岩石经千百万年自然风化搬运沉积而成，包括河砂、山砂、淡化海砂，分布不均，质量差异大，是不可再生的资源[1]。随着当前建筑业的飞速发展和对环境保护的日益重视，以河砂为主的天然砂越来越无法满足日益增长的需求。2002年国家又出台了禁采或限采天然砂的法规，使得工程用砂供需矛盾日益突出，导致砂的价格越来越高，极大地制约了工程建设的持续发展。因此，使用机制砂代替河砂配制混凝土已是今后发展的趋势。
机制砂的推广和应用虽然在我国已经有几十年的历史，尽管国家相关标准允许在河砂难得的情况下可以采用机制砂配制混凝土，并对用于各等级混凝土的机制砂作了严格的限制，尤其是对石粉含量。然而，工程上对能否采用机制砂配制混凝土仍心存疑虑。为此，本文对机制砂混凝土的若干问题进行了探讨。
1 机制砂特性
2002 年 2 月 1 日起实施的国标 GB/T 14684—2001《建筑用砂》[2]中，对机制砂作了如下定义：机制砂是由机械破碎、筛分制成的，粒径 < 4.75 mm 的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒，用专门的制砂机生产，多数呈灰白色或黑色，一般含有 10%～15% 的石粉（粒径< 75 μm 的岩石颗粒）。
1.1 机制砂特点
与天然砂相比，机制砂具有以下优点。
（1）机制砂质量可控。机制砂选择性大，适合大规模工厂化生产，通过改进生产设备、改善生产工艺、调整工艺参数生产出符合要求的砂，机制砂的级配、细度模数、石粉含量等指标在一定范围内均可控。然而河砂选择性小，其级配、细度模数等指标天然形成，无法控制 [3]。
（2）机制砂颗粒形状不规则，多棱角，针片状过多，其表面较粗糙，粗糙度基本在 17.0～21.1S，且压碎值偏大[4]，而河砂的粗糙度为 14.8～15.5 S。
（3）机制砂颗粒内部微裂纹多、孔隙率大、开口的相互贯通的孔隙多、比表面积大。
（4）机制砂有一定的石粉含量，这是正常的，也是机制砂与天然砂最明显的区别之一[5]。
（5）对于河砂缺乏的山区，采用机制砂配制混凝土具有明显的经济性。
1.2 机制砂技术要求
机制砂按技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。Ⅰ级宜用于强度等级 ≥C65的混凝土；Ⅱ级宜用于强度等级 C35～C60 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ级宜用于强度等级 ≤ C30 的混凝土。我国建工标准 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》[6]对各个级别的机制砂泥块和石粉含量作了规定，见表1，压碎指标见表 2。
表 1 机制砂中泥块含量和石粉含量限值
指标
项目
Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级
石粉含量(按质量计/%)≤5.0 ≤7.0 ≤10.0 MB<1.40或合格
泥块含量(按质量计/%)≤0.5 ≤1.0 ≤2.0
石粉含量(按质量计/%)≤2.0 ≤3.0 ≤5.0 MB≥1.40或合格
泥块含量(按质量计/%)≤0.5 ≤1.0 ≤2.0
表 2 机制砂压碎指标
指标
项目
Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级单级最大压碎指标/%<20<25<30
同时机制砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度 > 2500 kg /m3、松散堆积密度 > 1 350 kg /m3、空隙率 < 47%。
2 机制砂混凝土配制参数选择
由于机制砂具有不同于天然砂的特性，其配比参数也与天然砂不同。进行配合比设计时，必须针对机制砂的特点，在满足用砂性能指标的前提下，通过调整用水量、石粉含量、砂率等进行配合比设计与性能优化。这样才能配制出满足要求的混凝土，达到既满足施工质量要求，又能有效控制生产成本的目的[7]。
2.1 石粉含量
未经处理的机制砂一般含有 10%～15％ 的石粉。在机制砂的使用过程中，存在着不接受石粉的现象。首先是把石粉与泥粉混为—谈，其次是对石粉认识不足，10％ 石粉掺量的机制砂看上去石粉很多[8]。为了能够达到表 1 规定的石粉含量要求，机制砂生产均增加了水洗工艺，不仅增加生产成本、造成水资源浪费，而且水洗石粉排放造成了河道水质或风沙气候等环境污染，不利于生产地域的环境保护。盲目地洗走石粉，带出了不少粒径 > 75 μm 的颗粒，又破坏了机制砂的自然级配。同时，机制砂中适量的石粉对混凝土是有利的，有适量石粉的存在，弥补了机制砂配制混凝土和易性差的缺陷[9]。同时，它的掺入对完善混凝土细集料的级配、提高混凝土密实性都是有益处，进而起到提高混凝土综合性能的作用[10-11]。2.2 级配与细度模数
机制砂富有棱角，同样细度模数下的颗粒级配劣于天然砂，通过降低细度模数可以改善其级配，而且达到中砂范畴的机制砂的级配接近级配 2 区的要求。所以，配制混凝土时机制砂宜选用专门机组生产的质地均匀坚硬、级配合理的中、粗砂，其细度模数宜在 2.6～3.1 之间且级配连续；机制砂宜使用 Ⅱ 级及以上级别的机制砂，压碎指标≤ 25%[12-15]。
2.3 砂 率
机制砂混凝土的砂率不宜按天然砂混凝土砂率的取值方法直接选取，而应根据机制砂自身细度模数、颗粒级配、石粉含量，并按所选水胶比及碎石最大粒径来确定。机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高 3%～6%，试验时宜按“五点法”进行砂率优选，即在砂率 35%～43% 范围内每间隔 2% 选取一个砂率进行混凝土拌和物和易性试验，以混凝土的和易性达到最佳为合理砂率。机制砂细度模数越小、级配越好、石粉含量越大，合理砂率越小[7,15]。在保证混凝土的强度、工作性和耐久性都满足要求的前提下，应尽可能选取较小的砂率，以保证配合比的经济性。
3 机制砂混凝土性能
3.1 工作性
对于机制砂混凝土应采用强制式搅拌机搅拌，拌和时间比常规适当延长 30～60 s，借以改善机制砂混凝土的和易性，提高保水性和黏聚性。机制砂混凝土比天然砂混凝土易于液化，因此应减小振捣时间，避免过振，以克服机制砂混凝土的泌水现象，防止出现蜂窝、麻面及表面形成疏松层。一般振捣成型时间应比天然砂混凝土缩短 15～30 s，以混凝土表面泛浆、气泡不再上升为宜[14]。
祁峰等人[16]认为随石粉含量的增加，拌和物的和易性得到改善。杨记芳[17]认为机制砂中的石粉含量增加了拌合物中固体颗粒的比表面积，增加了拌合物的黏聚性和保水性，减弱了离析泌水，从而使混凝土易于成型振捣。李凤兰等人[18]认为石粉含量在 5％～13％范围内时，混凝土拌合物具有综合良好的工作性，易于振捣成型。
机制砂中石粉的存在对混凝土的工作性有两方面的影响，一方面，适量的石粉能改善混凝土的和易性，石粉的存在弥补了机制砂表面粗糙的缺点，有利于减少机制砂与碎石之间的摩擦，因而有利于改善拌合物的坍落度；另一
水泥石同细集料的粘结效应；机制砂棱角分明，能更好地发挥嵌固作用，利于强度的发展，故混凝土抗压强度、抗折强度有所提高[25]。
3.3 收缩变形性能
祁峰等人[16]认为机制砂混凝土在 1 d、3 d 早龄期的干缩值，随石粉含量的增大而增大，7 d 及 7 d 以上龄期的干缩值随石粉含量的增大而呈减小趋势。当石粉含量 >10％ 时，机制砂混凝土 7 d 的干缩率达到 28 d 时的 57％～68％，比河砂高出 8％～19％。段瑞斌等人[23]通过测定机制砂混凝土和河砂混凝土在 90 d 龄期的自由收缩，结果表明，全机砂混凝土的收缩变形性能与天然中砂混凝土相当。
李兴贵[26]的研究结果显示，石粉含量在 12% 以下时（这里指粒径< 0.16 mm 的细粉），机制砂混凝土的干缩率增大缓慢，石粉含量> 12% 时，干缩率显著增大，且高石粉机制砂混凝土早期干缩>常规机制砂混凝土，并认为主要是由于< 75μm 的石粉颗粒在混凝土拌合物中起到增加水泥浆含量的作用，单位体积水泥浆多，导致干缩率增大。
机制砂中适量的石粉可以加速水泥的早期水化，使水泥石浆体中自由水消耗过快，导致水泥石自干燥现象加剧；由于与水泥相比，石粉表面比较光滑，需水量较低，当石粉含量超过一定值时，可以使相同水灰比条件下的水泥石浆体中保留相对较多的自由水，同时，石粉的微集料效应，填充了水泥石内部的孔隙，并且改善了孔结构，从而降低收缩。
3.4 抗渗性能
祁峰等人[16]认为随着石粉含量的增加，机制砂混凝土的氯离子扩散系数都略有增加，然而最大值只有 224×10-14m 2/s，满足混凝土对氯离子扩散系数≤ 300×10-14m 2/s 的要求，表明其具有较好的抗氯离子渗透性能。 段瑞斌等人[23]认为机制砂中含有一定量的石粉可以起到一定的填充作用，能使混凝土较天然中砂混凝土密实，配制的混凝土的抗渗性能略好于天然中砂混凝土。杨善顺[19]研究表明，随着石粉含量的增加，机制砂混凝土的抗渗性会逐渐变差；但存在一个最优值（12％），此时机制砂混凝土的抗渗性最好。赵娟娟[25]认为机制砂混凝土比天然砂混凝土具有优越的抗渗透能力，这是因为机制砂混凝土内部结构密实, 混凝土内部孔隙小, 外界腐蚀物质不易侵入。
李光伟等人[27]认为在调整砂率和用水量的情况下，采
方面，石粉的存在也使混凝土的总比表面增加，从而增加集料对自由水的吸附，这在石粉含量较高时表现较明显[19]。
3.2 力学性能
李美丽[20]用 20%、40% 的机制砂代替部分河砂配制混凝土，发现其抗压强度、劈裂抗拉强度和断裂能均比河砂混凝土的要高。Prakash等[21] 等人用含有石粉的机制砂分别制作了长 1 350 mm、宽 120 mm、高 150 mm 的素混凝土梁和钢筋混凝土梁，并与河砂混凝土梁作对比。结果表明：在素混凝土中，机制砂混凝土梁比河砂混凝土梁抗压强度高 17%、抗折强度高 20%、劈裂抗拉强度高 7%；在钢筋混凝土中，机制砂混凝土梁的屈服强度与河砂混凝土梁相差不大。
柯国炬等人[8]认为同等水灰比和水泥用量下，机制砂混凝土的强度和耐磨性明显好于河砂。机制砂混凝土的抗压强度在石粉含量 10％ 时达到最大值，之后随石粉含量增大缓慢降低；抗折强度逐步增大，石粉掺量 > 10％ 时增量趋小。Ahmed等[22] 在固定坍落度时研究了石粉含量介于10%～20% 的机制砂对混凝土抗压强度的影响，发现随着石粉含量的增加，混凝土的抗压强度呈线性下降，这是由于为了获得相同坍落度需水量增加的趋势。水灰比为 0.53 时，抗压强度对石粉含量的变化不敏感；对于以 0.40 水灰比配制的混凝土，石粉含量 10% 时强度上升到最高，之后强度随着石粉含量增加而降低；石粉含量 20% 时降到与天然砂混凝土相同。
段瑞斌等人[23]认为机制砂混凝土的强度发展，随混凝土龄期的增长呈持续增长的趋势，并且高于同龄期的天然中砂混凝土。杨记芳[17]研究表明，机制砂混凝土的抗压试验强度完全满足设计强度要求，在相同条件下，采用机制砂配制的混凝土强度值普遍高于天然砂混凝土的强度值。 李北星等人[24]认为混凝土抗压强度与机制砂的粗糙度正相关，粗糙度越大，抗压强度越高；混凝土抗折强度与机制砂的压碎值负相关，压碎值越小，抗折强度越大。混凝土抗压强度与机制砂压碎值、混凝土耐磨性与机制砂中SiO 2 含量之间没有明显的相关性。粗糙度越大、压碎值越小的机制砂混凝土耐磨性越好。在压碎值 ≤ 17.3％ 的情况下，完全可用石灰岩机制砂配制路面混凝土，不论是抗折强度，还是耐磨性均优于河砂混凝土。
由于机制砂表面粗糙，棱角尖锐，形体呈不规则，所以机制砂较河砂更具有握裹力，而机制砂中的石粉又起到微集料效应，填充了混凝土中孔隙，这样混凝土就更加密实，强度也就更高。同时机制砂的新鲜界面，有利于强化
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收稿日期: 2013 年 7 月 3 日
用石粉含量为 16.8％～33.8％ 的大理岩机制砂作为拱坝混凝土的细集料，可以配制出抗冻等级> F300、抗渗等级> W15，其力学性能满足设计要求的拱坝混凝土。
因此，机制砂中的石粉可使混凝土具有很好的黏聚性和保水性，改善了离析泌水现象，有利于水泥石结构和界面的粘结，阻断了可能形成的渗透通路，使混凝土的抗渗性得到改善。
4 结 论
机制砂具有表面粗糙、多棱角、颗粒形状不规则，一般含有 10%～15% 石粉（粒径 < 75 μm 的岩石颗粒）等特点。由于具有不同于天然砂的特点，所以用机制砂配制混凝土也与天然砂不同。配制混凝土时机制砂宜选用中砂，级配接近级配2区的要求，细度模数宜在 2.6～3.1 之间；宜使用二级及以上级别的机制砂，压碎指标≤ 25%；机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高 3%～6%，即在砂率 35%～43%；石粉含量宜在 5％～13％ 范围内。配制的机制砂混凝土的工作性、力学性能、收缩变形性能、抗渗性等与河砂混凝土相差不大，甚至有的优于河砂混凝土。因此，使用机制砂替代河砂来生产混凝土是完全可行的。[9] 徐健，蔡基伟，王稷良，等. 人工砂和人工砂混凝土的研究现状[J].
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机制砂与天然砂在混凝土配制中的应用 因为机制砂由制砂机破碎、筛分制成，颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，通常用它来配制混凝土砂率比天然砂混凝土大；并且机制砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、开口相互贯通的空隙多、比表面积大，加上石粉含量高等特点，与天然砂混凝土相比，有其自身的特点。 1、机制砂原材加工制作 根据贵州省基本建设中贯彻“因地制宜”就地取材，贵州省地方标准DB 24/016-2010山砂混凝土技术规程要求。所以采用振动给料机加工，石料由振动料机均匀的送到颚式破碎机粗破，粗破后的块石由胶带输送机送到制砂机二次破碎，细碎后的物料送到振动筛进行4.75mm以下套筛分，得到的成品颗粒应符合规范要求。对于粉尘含量的控制，应配备分离机和除尘设备。 2、机制砂与天然砂工作性对比 机制砂与天然砂相比，由于有一定数量的石粉，使得机制砂混凝土的和易性得到改善，可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性，使得混凝土易于成型振捣。这些作用在低标号混凝土中特别明显，尤其是在实行水泥新标准之后，水泥强度普遍提高。配制混凝土时很难解决强度富裕过大与工作性之间的矛盾，机制砂中的石粉很好地解决了这个矛盾，即在低水泥用量情况下，配制出工作性符合要求的混凝土。甚至在碾压混凝土中要求机制砂砂中的石粉含量不低于12％，以利于混凝土的碾压成型。中国工程院谭靖夷院士还提出:“碾
压混凝土必须使用高石粉含量的砂子”。 但在高标号混凝土中，对机制砂中的石粉均进行了严格的限制，因为在高标号混凝土中水灰比较小，石粉的存在严重影响了混凝土的工作性，一般机制砂砂中石粉含量限制在7％（贵州地方标准）以下。 含石粉的机制砂混凝土，其初、终凝时间比不含石粉的天然河砂混凝土有所延长，一般可延长50～120min，并认为主要是由于石粉没有活性，在混凝土中只起到一种隋性掺合料的作用，分散水泥颗粒，降低了水泥的水化热。含气量和泌水率都减少，对混凝土的质量有利。 3、混凝土强度比较 强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。因而机制砂对混凝土的强度影响也是混凝土工作者最关心的一个问题。 据资料显示，在同等条件下，用机制砂配制的混凝土比天然砂配制出的混凝土强度略高。由石灰石破碎而成的机制砂，其成分是碳酸钙，处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，天然砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且机制砂质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；机制砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的粘结。机制砂提高混凝土的强度是由于石粉填充了混凝土中的孔隙，且0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙。机制砂增强混凝土的主要原因是由于石粉的存在可以较明显改善混凝土的孔隙 特征，改善浆－集料界面结构，并且混凝土晶相有不同程度的改变。并认为就强度而言石粉的最佳含量为7％。根据已有的研究，我们认为：石粉对水泥具有增强作用，认为石粉在水泥水化反应中起晶核作
机制砂高性能混凝土的配制及应用 周明凯，王雨利，王稷良，李婷婷，应国量 （武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点试验室，武汉４３００７０） 摘要：机制砂相比天然砂而言，空隙率略小，但由于粒形和级配较差，不但会影响拌和物的质量，而且还会影响硬化后混凝土的性能。为了消除机制砂混凝土的不利因素，采用掺加高效减水剂和粉煤灰来提高混凝土的性能。利用“双掺”技术配制了Ｃ４０、Ｃ５０高性能混凝土，并在工程中应用，取得较好的经济效益和社会效益。 关键词：粉煤灰；机制砂；高性能混凝土 中图分类号：ＴＵ５２８．５６文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１３２４（２００７）０１—００５８－０３ 机制砂颗粒有棱角、形状不规则，含有不少针片 状颗粒…，因而互咬合，流动阻力大，造成拌制的混凝土工作性较差，易产生离析晗Ｊ。机制砂表面较粗糙，机制砂粗糙度基本在１７．０—２１．１ｓ，而河砂的粗糙度为１４．８—１５．５ｓ【３ｊ。机制砂粗糙的表面增加颗粒流动阻力而对工作性产生不利影响，机制砂级配不良，通常是两头多中间少，即粗颗粒（２．３６ｍｍ以上）和细颗粒（Ｏ．１５ｌｎｌＴｌ以下）较多，但中间颗粒（尤其是１．１８～０．３ｍｍ之间）较少ＭＪ，配制的混凝土易于离析泌水，对混凝土强度也有不利影响。为了消除机制砂对混凝土造成的不利因素，不少专家采用粉煤灰和高效减水剂来配制机制砂，如田建平等配制了Ｃ５０粉煤灰机制砂混凝土，并在贵州某大桥主梁中应用瞪１；杨建辉等配制了粉煤灰机制砂自密实混凝土，并在工程中应用旧Ｊ，等等。 湖北省境内的沪蓉西高速公路全长约３２０公里，位于山岭重丘区，地势复杂、桥涵众多，仅宜恩段桥梁全长达５３９２７米，其中设特大桥３０座，中大桥１５３座，建设这些工程无疑需要大量的砂。湖北省 恩施州的天然砂资源已经枯竭，无砂可用，如果从岳阳调进河砂价格高达２８０形ｍ３，而在沿线采石，制备机制砂成本约为５０元／ｍ３，运输费用低廉。 于是，决定利用当地丰富的石灰石资源，来生产机制砂。通过掺加Ｉ级粉煤灰和高效减水剂配制了Ｃ４０、Ｃ５０机制砂混凝土，在多处大桥的空心板和预制Ｔ梁使用，取得了良好的经济效益和社会效益。 机制砂由于自身的特点，如级配较差、颗粒粒形不好、含有一定量的石粉、具有新鲜的颗粒表面，因此用它来拌制的混凝土，既有优点也有缺点，其优点如骨料和界面粘结好，配制的混凝土强度略高等…；缺点有拌制的混凝土和易性较差、需水和水泥量多、拌制的混凝土振动后易液化等。为了充分发挥它拌制的混凝土的优点，避免其缺点。在采用高效减水剂的基础上，又掺加了Ｉ级粉煤灰对其拌制的混凝土进行了改善。 １试验用原材料 １．１水泥 采用湖北华新“堡垒牌”４２．５级普通硅酸盐水泥，其性能指标见表１。 １．２骨料 粗骨料：恩施市福刚砂石料厂生产的５～２５ｍｍ连续级配碎石，压碎值７．５％，针片状含量４．４％，含泥量０．４％，表观密度２７２１ｋｇ／ｍ３。 ．５８．２００７年第１期—＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一欢地登录山东建材信息网ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｄｊｃ．ｃｎ 万方数据
机制砂配制水泥混凝土的效益分析 【摘要】采用机制砂部分替代天然砂配制水泥混凝土，经试验验证及理论计算，确定水泥混凝土中合适的机制砂的掺配比例，结合试验路段工程应用，对机制砂配制水泥混凝土进行效益分析。 【关键词】机制砂；混凝土；效益；分析 1. 研究的背景及意义 砂作为细集料是水泥混凝土的主要组分之一，在水泥混凝土工程中不可缺少，其品质对混凝土拌合物的工作性能、物理力学性能和耐久性均具有重要影响，结构部位越重要对其质量的要求越高。目前，水泥混凝土用砂分为天然砂和人工砂两类。 1.1传统的水泥混凝土细集料一般采用天然砂，由于天然砂的开采对环境破坏越来越严重，国务院和各地政府相继出台了禁采或限采天然砂的规定，这使得工程用砂供需矛盾突出，导致天然砂价格越来越高，并且天然砂品质良莠不齐，质量很难保证，以致形成恶性循环，极大地制约了工程建设持续发展。 1.2机制砂属于人工砂，其作为近年来出现的水泥混凝土细集料之一，有着颗粒规整、形状粗糙尖锐、片状颗粒少、表面纹理丰富、粉尘含量低等优良物理特性，其级配可控，水泥混凝土性能改善明显，且使用机制砂符合环境保护政策。 1.3皖北地区天然砂资源十分匾乏，宿州市使用天然砂一般从江苏宿迁、山东滕州采购，运距较远，昂贵的运费势必大大增加工程造价。同时，宿州市拥有储量丰富的优质石灰岩和成熟的石料加工企业，有着稳定的生产料源、日趋完善的加工设备及工艺，使机制砂的产量及质量能够得到有效保证。因此，开发质量好、供应稳定的新型细集料，以保证水泥混凝土材料设计和施工质量，具有十分重要的意义。 2. 试验研究的方法及结论 开展机制砂替代天然砂的室内试验研究，通过现场试验验证、试验路段以及理论计算，综合考虑水灰比、机制砂掺量、集料等因素，设计正交试验，得到机制砂掺量、水灰比与强度、施工性能的关系，获得最佳机制砂掺量与混凝土最优配合比。 2.1用正交试验法设计混凝土配合比。 水泥混凝土的配合比设计按照《公路工程水泥混凝土路面施工规范》（JTGE30-2005）中的配合比设计方法的规定进行试验。配合比设计的目的是获得强度和施工和易性等符合要求的水泥混凝土，因此，正交试验的考核指标选用
01什么是机制砂？机制砂具有什么特点？ 答：机制砂是指通过制砂机或其他专用制砂设备经过多道工序加工后的成品，其特点是成品粒型好，且在作业过程中可根据不同的用料需求，选择不同的设备生成各种规格的机制砂。 02哪些原料可以生成机制砂？ 答：鹅卵石、石灰石、花岗岩、玄武岩、安山岩、砂岩、石英岩、辉绿岩、凝灰岩、大理岩、流纹岩、矿石；建筑垃圾、尾矿、隧道渣等固废资源。其制成的机制砂按不同原料及微量元素含量进行区分，存在着强度和用途的差异。 03机制砂原料选择注意事项有哪些？ 答：不是所有的物料都可以拿来生产机制砂，在生产机制砂时，对于原料有一定的要求，如：1、用来生产机制砂的原料对抗压强度有一定的要求，且物料不能用有潜在的碱性集料反应活性的，宜使用洁净、坚硬且无软弱颗粒原料。 2、矿山：避免使用覆盖土层较厚、夹层含泥较多以及岩石分层成片状等质量比较差的矿山。 3、岩层裸露原料：如果岩石上面覆盖土层或含有风化层，应先进行清除再进行制砂。
04什么是碱性集料反应？ 答：碱性集料反应指混凝土中的碱性物质(水泥、外加剂中均含有碱性成分)与砂石骨料中的活性成分发生化学反应,从而引起混凝土内部膨胀，时间长了会导致混凝土疏松、强度降低、开裂等，造成混凝土的破坏。 05机制砂生产中常用新型绿色环保、智能制造的破碎筛分设备有哪些？ 答：履带移动颚式破碎站、履带移动锤式破碎站、履带移动反击式破碎站、履带移动圆锥式破碎站、履带移动斜式筛分站（移动筛分站）、履带移动水平筛分站、履带移动专用制砂机、履带移动破筛一体机等。 06新型制砂设备优势特点有哪些？ 答：a配有或可选配环保装置有效减少生产过程对周围环境的影响；b 无需建设周期，购买设备即可投入生产中；C转场方便：智能化无线遥控、即用即走，可马上投入到下一个项目中；d设备用材精良，结构紧凑、性能稳定等。 07机制砂生产过程中常用高效的破碎筛分设备配型方案有哪些？ 答：1、硬岩制砂设备选择（适用范围：高原平原等，可生产3-4种规格的成品料）
2011年3月（上） 目前，高强度混凝土的应用越来越广泛，其主要成分之一：天然砂在部分地区已经受到制约，并且挖掘天然砂不仅占用耕地且会破坏环境，因此机制砂的应用越来越广泛。机制砂既可以解决砂资源短缺的问题，又可降低建设成本及保护环境，但机制砂也存在成分和级配不稳定的问题，因此，如何利用机制砂配制具有高耐久性、高体积稳定性、适当的抗压强度及良好的施工性能的混凝土，是目前广为关注的主要问题。 1配合比设计1.1设计思路 根据混凝土配合比有关规范计算，混凝土的实际配制强度应在60Mpa ，但由于预制T 型梁截面面积小，内部钢筋较密，混凝土在浇筑施工时难度较大，因此需要其具有良好的工作性能，其坍落度应达到160mm 左右。 在配合比设计时应遵循确定水灰比、优选砂率以及确定最佳粉煤灰掺加量的思路进行，在用水量与砂率的选择上应充分考虑机制砂自身特性。 由于一般机制砂级配不良、粒型较差且含有一定数量的石粉，因此要达到所要求的坍落度其用水量应高于天然河砂用水量。 同时机制砂砂率对混凝土的工作性与强度存在非常敏感的关系，其合理砂率较天然河砂应高出2~4％，并且机制砂的细度模数越小、级配越好、石粉含量越大则其合理砂率越小。 同时有报道指出在机制砂混凝土内掺加一定量的粉煤灰、矿粉等矿物掺和料可增加混凝土内浆体含量，并可有效改善机制砂混凝土的工作性能，并能起到提高耐久性以及降低成本的作用。 1.2设计要点分析 1.2.1机制砂 由于机制砂是由机械破碎轧制而成，颗粒形状尖锐、棱角分明，在生产过程中可产生较多粉尘，因此在使用前采取风筛或水洗法降低粉尘含量，风筛法易造成环境污染因此施工时采取水洗法，但在冲洗过程中不可将机制砂中的石粉全部冲走，由于机制砂内若不含石粉则其生成的混凝土保水性会大大降低，并可影响其流动性并导致离析现象。 1.2.2外加剂 外加剂的选用对混凝土性能影响较大，尤其是减水剂的选择，由于商品混凝土的水胶比较低，且不是每种符合标准的胶凝材料在使用一定的高效减水剂都可保证良好的流变性能，同样不是每种符合标准的高效减水剂对每种胶凝材料的流变性能影响相同。 因此应保证胶凝材料和高效减水剂性能相适应。若其适应性差则不仅会影响减水剂的减水率，更重要的是会造成混凝土坍落度的严重损失，最终影响拌和物的运输和浇筑。 1.2.3胶凝材料 胶凝材料可使拌和物应保证充足的水泥浆包裹在骨料外围，可保证混凝土内骨料充分润滑以保证混凝土的和易性，其并可增加混凝土的强度，因此其选用也较为重要。 1.2.4矿物掺和料 矿物掺和料应保证其有效的保证混凝土拌和物的工作性能并不能对混凝土强度带来过多的负面影响，其掺加量相对于粉煤灰而言可适量增加。 1.3配合比设计 在配合比设计过程中根据普通混凝土拌和物性能试验方法标准进行测试，其力学性能采用普通混凝土力学性能测试方法测定，并测定试 块的7d 和28d 强度，试验结果如下表： 表１配制混凝土的工作性与强度测试结果 1.4设计结果分析 水灰比对机制砂混凝土强度和工作性的影响。有上表测试结果可知随水灰比增大，机制砂混凝土的工作性可逐步得到改善，但当水灰比增大到0.35时，混凝土则出现泌水现象，并随着水灰比的增大最终拌和物的强度呈下降趋势，但机制砂混凝土的28d 强度降低缓慢，7d 强度降低则较快，因此综合考虑机制砂混凝土的强度和工作性，将水灰比定为0.32左右。 砂率对混凝土工作性和强度的影响。合适的砂率可使混凝土具有较大的流动性，并可保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，且砂率还可影响混凝土的强度，通过试验结果可知在机制砂混凝土配制过程中随着砂率在一定范围内增加，混凝土的粘聚性可得到明显改善，但其流动性变化较小，但当砂率增大到一定程度则由于比表面积的增加导致混凝土的工作性明显降低，该时刻混凝土也由于过于黏稠而较为粗涩，因此从各种性能综合角度考虑将C50机制砂混凝土的砂率定为35％左右。 2机制砂混凝土施工控制 施工中应严格控制机制砂的质量，因其为机械制备，在制造过程中易出现人为因素导致的质量波动，如制砂机进料粒度出现较大波动以及工艺参数调整或由于制砂机部件磨损未及时更换等因素均可导致对机制砂的质量产生较大的影响，因此应控制其细度模数在±0.2左右，石粉含量应控制在±1.0％范围内，若超过该范围则应对配合比进行调整，以免影响构件质量； 由于相同工作性的机制砂混凝土较黄砂易液化，因此当机制砂混凝土浇筑过程中应适当缩短其振捣时间以免由于过振导致混凝土出现离析、泌水现象； 由于机制砂内含有一定量的石粉，其可导致机制砂混凝土内浆体含量增加，因此其在早期易由于失水而产生塑性收缩，而后期干燥收缩较大，因此，机制砂混凝土在浇筑后必须加强其早期和中期的养护，一般养护时间应控制在14d 左右。施工过程中通过采取以上优化工艺并在施工中严格控制施工过程，最终混凝土T 型梁浇筑效果较好，其平均强度达到58.4MPa 。 3结语 从试验可知采用机制砂完全可以配制成可满足T （ 下转第133页）［摘要］论述了C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计的设计思路和设计要点，并对其进行了多个配合比设计，通过试验检测结果最终 确定其设计配合比，并对其设计结果进行了分析，最后综述了该混凝土的施工质量控制要点。［关键词］机制砂；混凝土；配合比C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计 杨超 （中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北十堰 442013） 118
预拌机制砂标准 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
重庆预拌机制砂标准 作者：重庆混凝土协会?发布日期：2010-10-25 建设部备案号：J11557-2010 DB 重庆市工程建设标准 预拌机制砂混凝土技术规程 Technical specification for ready mixed artificial sand concrete DBJ/T50-099-2010 主编单位：重庆市混凝土协会 批准部门：重庆市建设委员会 施行日期：2010年03月01日 2010 重庆 前言 为开发重庆地区预拌机制砂混凝土技术、规范生产和施工程序、质量管理行为，确保预拌机制砂混凝土工程质量，根据国家、行业的相关标准结合重庆地方特点，制订本规程。 本规程包括总则、术语、基本规定、原材料、配合比、生产制备、运输、泵送、技术协作、混凝土施工、质量要求及验收，结构实体混凝土强度质量验收、质量问题的处理等内容。 本规程由重庆市建设委员会负责管理，由主编单位负责具体技术内容的解释（地址：重庆市沙坪坝区天星桥正街2号，邮编：400030）。
目次 1、总则 (1) 2、术语 (2) 3、基本规定 (3) 4、原材料 (4) 5、配合比 (8) 6、生产制备，运输，泵送 (10)
7、技术协作…………………………………………………………………………………………………………… 15 8、混凝土施工 (17) 9、质量要求及验收 (21) 10、结构实体混凝土强度质量验收 (24) 11、质量问题的处理 (26) 附录A 本规程用词说明 (27)
机制砂的优缺点及其在混凝土和工程中的应用 1机制砂的优缺点 根据在云南蒙自地区利用机制砂的经验，将其优缺点总结如下。 1.1机制砂的优点 采用机制砂配置混凝土具有如下优点： （ 1）工厂化生产，质量可以得到保证工厂生产可以从选材、破碎等一系列工艺流程上 建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量有保障。 （2）砂的物理力学性能好 可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块） 量可人工筛分控制。化学成份与母材、碎石一致，对混凝土无负面作用，适合做高强混凝土。 （3）机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整可以根据工程的需要，结合母材的特点和 混凝土的要求，调整机制砂的细度模数和颗粒级配。调整措施主要通过破碎设备、工艺流 程的选择来完成。 1.2机制砂的缺点 （ 1）天然砂颗粒浑圆，表面光滑。天然中砂细度模数多为 2. 6 3. 0，级配较好，对混凝 土的工作性十分有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为 3. 0 以上，与天 然河砂相比，机制砂的颗粒级配稍差，大于 2. 5 mm 和小于 0. 08 mm 的颗粒偏多，导致混 凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。机制砂母材的变化会引起机制砂质量 的波动，给施工质量的控制带来一定的难度。但是，机制砂的缺点可以通过选择合适的碎砂 设备、合理利用砂中含石粉量、调整砂率，以及选用合适的外加剂等措施来克服。 （ 2）机制砂含有一定量的石粉。石粉和泥的粒径虽然都小于0. 075 mm，但是他们的 成份不同，细度相差也较大。泥颗粒大多小于0. 016 mm，而石粉颗粒大都在0. 016 0. 075 mm 之间。泥吸附在砂的表面，妨碍砂与水泥的粘结；而适量的石粉可填充在水泥、细砂的空隙 之间，增强机制砂混凝土的工作性。 2机制砂混凝土的性能 2.1硬化前混凝土的性能 机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（工作 性）、可塑性、可 加工性（可修饰性或可抹平性）等方面，这些性能并不是孤立的，而是有一定的相互关 联， 是从不同的角度描述新拌混凝土的特 性。其中，混凝土的和易性是非常重要的一个指标，它 不仅表示混凝土浇灌成型的难易程度，也表示混凝土抵抗材料分层离析的能 力。混凝土和易 性的具体指标为坍落度。 在水灰比相同的条件下，机制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土，这主要是机制砂本 身 具有裂隙、空隙及孔洞，其有一部分颗粒为矿物颗粒集合体，这样就增大了砂子的比表面 积， 吸附了更多的水，导致混凝土的需水量增加，坍落度减小。相同条件下，配置相同坍落度 的 混凝土，机制砂比天然河砂需水量增加5 10 kg /m3. 机制砂混凝土的和易性与细骨料 （砂） 的级配和细度模数有关，同时，也牵涉到用水量、水泥用量、砂率等参数，还需要针对工程 实践进行深入研究。一般认为，细度模数以控 制在 3.03.4 之间为佳。若细度模数太大， 则 粗颗粒太多，级配不合理，使混凝土的和易性变差，虽然掺入粉煤灰可以弥补上述缺 陷，但 成本也会相应提高，经济上不合理；若细度模数太小，则小 于0. 075 mm 的细粉过多，需水量增大，混凝土强度降低，水泥用量增加。石粉含量也是影响坍落度的重要指 标，石粉含量
混凝土用机制砂石料质量标准及检测方 法 混凝土用机制砂石料质量标准及检测方法 2011年05月13日 人工砂在生产过程中，不可避免地要产生一定量的石粉。一些人将人 工砂混凝土的大用水量归咎于石粉，认为石粉对混凝土是有害的，其实这是错 误的。人工砂尖锐的颗粒形状对混凝土和砂浆的和易性是很不利的，尤其是强 度等级低的混凝土和砂浆的和易性很差，而适量石粉的存在便弥补了这一缺陷。我们应该改进对石粉的认识，更好地利用其配制良好的混凝土和砂浆。 石粉的定义标准石粉的定义是：加工前经除土处理，加工后形成粒径 小于75μm，其矿物质组成和化学成分与被加工母岩相同的物质。GB/T14648-1993将0.08mm以下颗粒含量划分为“泥”，这一方法用于天然砂尚可，石粉 的粒径虽然小于0.08mm，但是石粉与天然砂中的泥成分不同，粒径分布不同， 起到的作用也不同，天然砂中的泥土对混凝土和砂浆是有害的，必须控制其含量，而适量的石粉对混凝土和砂浆是有利的，人工砂在开采和生产过程中由于 各种因素或多或少会掺入泥土，而这又是目测和传统含泥量检测所不能区分的，国外许多国家都用亚甲蓝实验评定黏土成分含量，我国新标准中也特别规定了 测人工砂石粉含量必须先进行亚甲蓝MB值的检验或快速检验，这样就避免了因人工砂石粉泥土含量过高而给混凝土及水泥制品带来的负作用。干法机制砂中石粉的作用机理混凝土中若存在大量的孔隙，这对于混凝土的强度发展、抗冻、抗渗等方面是不利的。石粉不具有活性，但是石粉的粒径一般在75μm以下， 从而具有微集料填充效果。在人工砂混凝土中，石粉填充了其中的孔隙，可以 较明显改善混凝土的孔隙特征，改善浆——集料界面结构。资料表明，石粉在 水泥水化过程中起到一定的晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化，并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型的水 化硫铝酸钙转化。而粒径在0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙，从而导致混凝土晶相会有不同程度的改变，提高水泥水化产物的结晶化程
机制砂基础知识100问 1.什么是机制砂？ 答：经除土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿、工业废渣颗粒。但不包括软质岩石、风化岩石的颗粒。俗称人工砂。混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。 2机制砂有哪些技术质量指标？ 答：机制砂的主要技术指标有：颗粒级配、细度模数、石粉含量、空隙率、表观密度、堆积密度、亚甲蓝（MB）值、压碎值指标、云母含量、轻物质含量等16项技术指标。 3机制砂有哪些国家或行业技术标准？ 答：机制砂相关的主要国家或行业技术标准有：GB/T14684—2011《建筑用砂》、GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》、JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》、JGJ/T241-2011《人工砂混凝土应用技术规范》、DB50/5030-2004《机制砂混合砂混凝土应用技术规程》(重庆) 、JT/T819-2011《公路工程水泥混凝土用机制砂》、DBJ52-55-2008《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》、JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》。 4什么是细度模数？ 答：反映机制砂颗粒粗细程度的技术指标。细度模数越大，表示砂子越粗。机制砂的规格按细度模数（Mx）分为粗、中、细、特细四种，其中：1）粗砂的细度模数为：3.7—3.1，平均粒径为0.5mm以上；2）中砂的细度模数为：3.0—2.3，平均粒径为0.5mm—0.35mm；3）细沙的细度模数为：2.2—1.6，平均粒径为0.35mm—0.25mm；4）特细沙的细度模数为：1.5—0.7，平均粒径为0.25mm以下。 5机制砂中有哪些有害物质？ 答：机制砂中常见的有害物质是云母、轻物质（如树叶、木块、煤）、有机物、硫化物及硫酸盐等，这些物质对混凝土性能产生影响，含量都要求严格控制。 6机制砂中有害物质云母含量要求≤2%，为什么要作为重要质量指标加以控制？ 答：因为云母呈薄片装，表面光滑，极易沿节理开裂，因此与水泥石的粘结性能极差，若含量过量对混凝土和易性、强度及砂浆抗冻性产生较大影响，比如云母含量5%时，强度下降15%以上。花岗岩类作为机制砂料源时要引起重视。 7什么是机制砂颗粒级配？ 答：机制砂的颗粒级配是指颗粒各粒径的搭配比例。
ICS91.100.30 Q 13 DB45 广西壮族自治区地方标准 DB 45/T XXXXX—2017 混凝土用机制砂技术规范 Technical specification of manufactured-sand for concrete 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 （征求意见稿） 2017年6月26日 2017-XX-XX发布2017-XX-XX实施
目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 基本规定 (2) 5 机制砂的技术要求 (2) 5.1 规格、类别与用途 (2) 5.2 技术指标 (3) 6 机制砂的生产 (4) 6.1 生产准备 (4) 6.2 母岩 (4) 6.3 生产设备选型 (5) 6.4 生产控制 (5) 7 机制砂的检验 (5) 7.1 检验分类 (5) 7.2 检验规则 (5) 7.3 检验方法 (6) 8 机制砂混凝土的配合比设计 (6) 8.1 一般规定 (6) 8.2 配合比设计 (6) 9 机制砂混凝土的施工及验收 (7) 9.1 一般规定 (7) 9.2 拌制 (7) 9.3 运输 (8) 9.4 浇筑 (8) 9.5 养护 (9) 9.6 质量验收 (9) 附录A（规范性附录）型式检验 (10)
前言 本标准按照GB/T 1.1－2009给出的规则起草。 本标准由广西壮族自治区交通运输厅提出。 本标准由广西交通运输标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：广西路桥工程集团有限公司、广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西交通规划勘察设计研究院有限公司、广西交通科学研究院有限公司、广西新恒通高速公路有限公司。 本标准主要起草人：韩玉、王建军、梅世龙、周文、庞博新、李彩霞、付宇文、罗岩枫、何涌、蒋正武、冯智、冯春萌、罗吉智、陈光辉、蓝日彦、钱海洋、胡文学、林增海、苏萍、谭华、黄文秋、张坤球、蒙立和、秦大燕、林峰、青志刚、邓家喜、谭海晖、赵月青、姚青云。
浙江省交通建设工程 机制砂生产（干法）及机制砂混凝土技术指南 浙江省交通运输厅 二〇一六年一月
目次 前言................................................................................ I II 1 总则 (1) 2 规范性引用文件 (2) 3 术语和定义 (3) 4 机制砂的料源选择 (4) 5 机制砂的生产设备 (5) 5.1 一般规定 (5) 5.2 生产设备配置 (5) 6 机制砂的生产工艺 (7) 6.1 一般规定 (7) 6.2 生产工艺 (7) 6.3 环境保护 (10) 7 机制砂的质量标准 (11) 7.1 规格与类别 (11) 7.2 技术要求 (11) 7.3 质量检验 (13) 8 机制砂混凝土配合比设计 (14) 8.1 原材料选择 (14) 8.2 配合比设计基本要求 (15) 8.3 普通混凝土配合比设计原则 (15) 8.4 高性能混凝土配合比设计原则 (16) 8.5 试验室试配与调整 (17) 8.6 配合比现场验证 (19) 8.7 工艺性试验验证 (19) 9 机制砂混凝土的施工控制 (20) 9.1 一般规定 (20) 9.2 混凝土施工和易性控制 (20) 9.3 混凝土浇筑过程质量控制 (21) 9.4 混凝土结构裂缝的预防措施 (22) 9.5 混凝土结构表面质量控制 (22) 9.6 混凝土结构力学与耐久性能控制 (23) 附录A（规范性附录）机制砂混凝土外加剂相容性快速试验方法 (24) 附录B（资料性附录）机制砂生产（干法）常用生产设备技术参数 (26) 附录C（资料性附录）机制砂生产规模及相应配置（干法） (27) 附录D（资料性附录）机制砂生产参考设备配置及工艺流程图 (28) 附录E（资料性附录）机制砂混凝土配合比设计案例 (33)
机制砂高性能混凝土在 贵广高铁的应用实践 曾军试验室主任 中铁二局一公司贵广高铁一项目部 摘要：就地取材用洞渣生产优质机制砂，碎石，用25% 95级矿微粉，25%Ⅱ级粉煤灰50% 42.5 P.O水泥，掺聚羧酸减水剂，配制C20-C40等级混凝土，用水量为150-160 kg/m3，，水胶比0.5-0.38，总胶凝材料为300-408，设计选定配合比，加上强有力的施工管理，使混凝土结构高性能化，满足100年耐久性技术标准要求。 关键词：技术条件、机制砂、水洗、配合比成分、耐久性 一、引言 混凝土是工程建设最主要、用量最多的工程材料，混凝土的耐久性直接关系到工程结构物的使用寿命，是关系着国家建设千秋功业的大事。 近代混凝土应用技术经历着许多挫折和变革，挫折反应在不少混凝土结构是不耐久的，设计使用寿命为50年，而在严酷的条件下经20年、10余年或更短的时间就劣化、破坏，需要维修、加固，甚至拆除重建，造成巨大的浪费和环境压力，挫折促使混凝土工作者、建造师们在普通混凝土基础上研究、发展高性能混凝土技术，使之成为混凝土技术发展的主要方向。 铁道部从80年代末立项研究混凝土劣化，历经高强混凝土研究阶段，高性能混凝土研究和应用阶段，特别是经过青藏铁路的工程实践，对高性能混凝土的推广应用有较为明确的认识。强调高性能是与耐久性相关的，高铁混凝土工程必须将耐久性放在首位，无论混凝土强度等级高低，都应满足高性能混凝土技术条件，达到耐久性指标。 二、工程概况 贵广高铁设计行车速度250km/h(预留进一步提速条件)，设计使用年限100年。中铁二局一项目部管段线路全长36.39km，共有桥梁工程9301m/37座，其中特大桥4861.6m/6座，隧道21017m/15座，其中平寨隧道7. 1km，太阳庄隧道4. 5km，且为一级风险隧道。该管段桥、隧相连工程艰巨，混凝土数量大，仅高性能砼一项就达105万方。管段内分设八个施工队，建9个搅拌站利用隧道出碴或就近建砂石场制备砂、碎石，配制机制砂高性能混凝土。 三、混凝土技术条件及基本要求 1、混凝土强度满足设计要求
机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 成果报告 浙江省交通工程建设集团有限公司 方俊杰QC小组 二0一二年三月
目录 一、工程概况 (2) 二、QC小组简介 (2) 三、选择课题 (3) 四、设定目标 (4) 五、提出各种方案并提出最最佳方案 (4) 六、制定对策 (6) 七、对策实施 (6) 八、效果检查 (15) 九、巩固措施和标准化 (17) 十、总结及下一步打算 (17)
机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 浙江省交通工程建设集团有限公司方俊杰QC小组发表人：龙继冬一、工程概况 湖北省谷竹高速公路32合同段路线全长9.35km，共计隧道2座（左线全长3150m,右线全长3125m)，双洞合计长度6275m。隧道采用复合式衬砌，混凝土方量约为71055m3，隧道工程造价2亿余元，占本标段合同价46.4%，是本项目主要工程。隧道地质构造复杂，地层为碎石土、角砺、强~弱风化泥板岩，由于岩体极破碎，雨水下渗，本地大气降水较丰富，隧道防排水措施极其重要，做好隧道防排水控制是本项目实现质量与经济效益目标的关键。 二、小组简介 小组名称浙江省交通工程建设集团有限 公司方俊杰QC小组 成立时间2011年5月1日 课题名称机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 小组类型创新型组长方俊杰 活动时间2011年5月至12月注册时间2011年5月10日课题组注册ZJTQC2011-3-4 小组注册号QC2011-3-4 活动频次3次/月出勤率96% 小组人数9人 制表：王奇2011年5月10日 本QC小组曾获得的荣誉： 1、获得2004年交通部优秀质量管理小组。 2、获得2006年交通部优秀质量管理小组。 3、获得2008年浙江省优秀质量管理小组成果发布会二等奖。
关于机制砂—100疑问解答 1 什么是机制砂？ 答：经除土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿、工业废渣颗粒。但不包括软质岩石、风化岩石的颗粒。俗称人工砂。 混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。 2 机制砂有哪些技术质量指标？ 答：机制砂的主要技术指标有：颗粒级配、细度模数、石粉含量、空隙率、表观密度、堆积密度、亚甲蓝（MB）值、压碎值指标、云母含量、轻物质含量等16项技术指标。 3 机制砂有哪些国家或行业技术标准？ 答：机制砂相关的主要国家或行业技术标准有：GB/T14684—2011《建筑用砂》、GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》、JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》、JGJ/T241-2011《人工砂混凝土应用技术规范》、DB50/5030-2004《机制砂混合砂混凝土应用技术规程》(重庆) 、JT/T819-2011《公路工程水泥混凝土用机制砂》、DBJ52-55-2008《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》、JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》。 4 什么是细度模数？ 答：反映机制砂颗粒粗细程度的技术指标。细度模数越大，表示砂子越粗。机制砂的规格按细度模数（Mx）分为粗、中、细、特细四种，其中： 1）粗砂的细度模数为：3.7—3.1，平均粒径为0.5mm以上；2）中砂的细度模数为：3.0—2.3，平均粒径为0.5mm—0.35mm；3）细沙的细度模数为：2.2—1.6，平均粒径为0.35mm—0.25mm；4）特细沙的细度模数为：1.5—0.7，平均粒径为0.25mm以下。 5 机制砂中有哪些有害物质？
机制砂混凝土配合比设计及其性能分 析 熊康平 从20 世纪90 年代初期到末期，机制砂混凝土的研究工作主要针对低等级普通混凝土开展，对高等级特种混凝土的研究很少。近几年一些科研工作者在机制砂高性能混凝土研究方面做了一些研究工作，但试验室内研究居多，对工程试验研究较少；宏观研究居多，微观分析较少；机制砂与河砂混合配制高性能混凝土居多，单用机制砂配制较少，尤其是对桥梁高标号梁板砼，目前尚未见到单用机制砂配制混凝土的报道；对强度、工作性、抗渗性等性能的研究较多，对机制砂混凝土收缩、碳化、钢筋锈蚀等性能的研究较少。 本实验针对人工砂的特点，将黄氏致密级配混凝土配合比设计思想应用到人工砂混凝土中去，克服人工砂粗糙度大、含粉量高、级配不良等缺点，配制出高性能混凝土，应用到工程实际，提出人工砂在高性能混凝土中应用的技术指标和应用建议。 1 准备工作 (1)掌握设计图纸对水泥混凝土结构的要求，重点是各种强度和耐久性要求、构件截面的尺寸、钢筋布置的疏密等，以便合理采用水泥品种及石子的粒径； (2)了解施工工艺，如输送、浇筑的措施、使用机械化的程度等，便于选用外加剂及其掺量；
(3)了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力，以便确定备用配合比。 2 选择材料 2.1 粗集料 优先选择强度高、密度大、针片状少、含泥量小、级配良好的粗集料级配是集料的一项重要的技术指标,对混凝土的和易性及强度有着很大的影响，掺配时要在符合级配要求的范围内，尽可能在二种或三种掺配方案中，选取其中体积密度较大者使用。 2.2细集料 砂对混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大，要选取级配良好的机制砂，机制砂过粗容易引起离析且保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。 2.3水泥 应根据工程特点或所处环境条件选取水泥优先选取质量稳定,强度波动小的水泥，对未用过的水泥品种或水泥厂家要进行认真调研。 设粉煤灰取代砂的最大单位重比例为α: 收集水泥、骨材与掺料的物化性质，以供配比计算参考时使用。并求出最小空隙(最大单位重)，最小空隙的原理，基本上是探讨颗粒材料最大堆积密度即最佳条件下的空隙，其推演方法如下:利用四分法取样将砂和粉煤灰混合, 以粉煤灰取代砂子的方式，求出混合料的最大单位重，即是粉煤灰取代砂子和石屑的最佳比例。固定砂和粉煤灰的最佳比例，重复上述步骤，找出砂子与粉煤灰及混合粗骨材的最大单位重比例，这就是HPC骨材组成的最佳
机制砂混凝土探讨 摘要：目前，机制砂混凝土在我国的应用还尚处在起步阶段，推行与应用还需要对机制砂的颗粒形状、颗粒级配，高效、优质制砂设备和制砂工艺、混凝土配合比等课题进行深入的探讨。本文对机制砂的优缺点及机制砂混凝土的研究现状进行了介绍，从机制砂混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能等方面阐述机制砂对混凝土性能的影响。 关键词：机制砂；混凝土；工作性能；力学性能；经济性 引言：混凝土是现代土木工程中用量最大、用途最广的一种建筑材料，其中，砂同石子、水泥一样，是混凝土的重要组成部分。由于砂资源短缺，在我国很多地区都出现了乱采乱挖天然砂的情况，特别在前几年里，毁田挖砂、破坏河道挖砂的情况很普遍，这些行为不但破坏了有限的耕地、防洪堤坝，并引发了不少工程事故。天然砂这一自然资源在我国出现了逐渐减少、质量日益下降、价格成倍上涨的现象。因此，寻找新的混凝土用砂资源已经迫在眉睫，开发和使用机制砂已成为解决建筑用砂短缺的重要手段之一。机制砂代替天然河砂不仅具有一定的经济性和适应性，还具有一定的环境效益和社会效益，而且由于机制砂生产不受气候、季节的影响，而且在生产工艺上还能得到有效控制。
1.机制砂的优缺点 1.1 机制砂的优点 （1）工厂化生产，质量可以得到保证 工厂生产可以从选材、破碎等一系列的工艺流程上建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量才能得到保障。 （2）砂的物理力学性能好 可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块）量可以人工筛分控制。化学成份和母材、碎石一致，对混凝土没有负面作用，适合做高强混凝土。 （3）机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整 可以按照工程的需要，结合母材的特点及混凝土的要求，调整机制砂的细度模数与颗粒级配。调整的措施主要是通过破碎设备、工艺流程的选择来完成。 1.2 机制砂的缺点 （1）天然砂颗粒浑圆，表面光滑。 天然中砂细度模数一般为2.6～3.0，级配较好，对混凝土的工作性十分越有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为3.0以上，与天然河砂相比，机制砂的颗粒级配稍差，大于2.5mm和小于0.08mm的颗粒偏多，导致混凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。然而，机制砂的缺点可以通过选择合适的碎砂设备、合理利
机制砂高性能混凝土在桥梁工程中的应用 发表时间：2019-04-28T09:57:27.140Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：李卫华 [导读] 摘要：近年来，伴随我国建筑工程行业的不断发展，工程建设中对于各类资源的需求量也在不断增加，过度的开采和使用使得天然砂的数量和质量都在下降。 浙江省隧道工程集团有限公司浙江杭州 310000 摘要：近年来，伴随我国建筑工程行业的不断发展，工程建设中对于各类资源的需求量也在不断增加，过度的开采和使用使得天然砂的数量和质量都在下降。同时，一些地区的政府也提出了天然砂的限采规定，这就使得天然砂与混凝土用砂的供需矛盾进一步加剧。为了有效解决这一情况，机制砂应运而生，其在高性能混凝土中的应用进一步提升了混凝土的性能，同时也减少了对天然砂的开采。鉴于此，文章对机制砂高性能混凝土在桥梁工程中的应用进行了研究，以供参考。 关键词：机制砂；高性能混凝土；桥梁工程；应用措施 1机制砂高性能混凝土的性能分析 1.1力学性能 混凝土的基本力学性能主要表现在抗弯曲力、抗拉力、粘结力度以及抗折断性等，在混凝土中添加机制砂可以有效提升混凝土的力学性能，因为机制砂多有岩石破碎而成，与天然砂相比，其质地更为坚硬，且机制砂的表面更加粗糙、棱角较多，对于提升界面的粘结力作用明显。除此之外，机制砂所含的石粉也可以对混凝土中的空隙进行有效改善，从而进一步提升混凝土的力学性能[1]。 1.2耐久性 耐久性指的是混凝土在使用过程中，抵抗特殊气候和环境腐蚀以及荷载压力的性能。混凝土的空隙与混凝土自身的抗冻结性能和抗渗性能有着直接的关系，混凝土的密实度高则空隙也相对较小，其抗渗和抗冻结能力也就相对较强。在混凝土中应用机制砂可以有效减少混凝土内部的空隙，提升混凝土整体密实性，从而使混凝土的抗渗、抗冰冻和抗腐蚀性能得到有效提升。通过相关实验的对比，机制砂高性能混凝土的耐久性较普通混凝土而言，高出了30%~50%左右。 2机制砂高性能混凝土在桥梁工程中的应用 2.1配合比设计要点 2.1.1高性能机制砂混凝土配合比设计 配合比计算结合清华大学矿渣硅灰高强混凝土配置方法，通过更改和修改部分假设参数来实现混凝土的配合比计算。 （1）配合比参数假设：单位用水量170kg；混凝土含气量1.0%；水泥：掺和料体积比=3：1；硅灰：矿粉体积比=2：3；机制砂砂率0.39。 （2）配合比计算：水泥质量432kg/m3；矿粉的质量70kg/m3；硅灰质量40kg/m3。细骨料用量682kg/m3；粗骨料用量1080kg/m3。得到高性能机制砂混凝土的初始配比。水泥：砂：碎石：矿粉：硅灰：水=432：682：1080：70：40：170。根据配合比的计算结果，按 GB/T50080—2002测试方法和L型流动仪进行适配混凝土性能测评[2]。 2.1.2试配和调整 配合比的调整关键点是减水剂的用量减水剂用量过低，混凝土的工作性能较差，过高则容易出现离析、泌水等现象表1为经过重复配合比调整后的高性能混凝土各项性能表。 对表1各性能参数分析可知，在试验的前三次，随减水剂的增加，混凝土的流动速度和坍落度和扩展度都在增加；从第四次开始，混凝土开始出现泌水现象，同时坍落度和扩展度还是保持一定增加；第五次试验开始提高砂率，有效的缓解了泌水现象，混凝土坍落度和扩展度都未再出现增长，但混凝土流动速度出现下降，减水剂饱和点保持在1.9%左右，若再提高减水剂的掺加量容易造成离析危险。从五次试验中可以看出，第三次试验配比所得到的混凝土性能最佳。因此，本文中根据砂：碎石：矿粉：硅灰：水：减水剂=432：682：1080：70：40：170：10.3混凝土配比试验。 2.3机制砂高性能混凝土浇筑要点 在桥梁工程的混凝土浇筑环节，主要包括摊铺、振捣和修整等工序。混凝土的浇筑质量也会直接影响到桥梁工程的建设质量和使用寿命，所以施工企业在进行混凝土浇筑时，应严格遵照施工规范进行。混凝土的浇筑作业应严格控制高性能混凝土的入模温度，同时还要控制混凝土的坍落度和含气量。浇筑过程中，通常采用分层浇筑的方法，机制砂高性能混凝土的摊铺厚度不易超过600mm，此外，分层浇筑的间隔时间也要进行合理控制。在振捣环节需要注意的是，机制砂高性能混凝土的流动性较大，在振捣环节需要应用高频振捣棒或附着式平板振捣器等设备配合作业。振捣过程中，振捣器插入深度不能大于50mm，振捣作业应保持均匀，尽可能避免振捣设备与模板或钢筋发生碰撞，通常情况下，混凝土表面没有浮浆或气泡时，方可停止振捣作业[3]。 2.4高性能新型混凝土的养护 在桥梁工程混凝土施工中，对于混凝土浇筑完成后的养护工作也是保证混凝土施工质量的重要环节，所以，桥梁工程的施工企业应对高性能混凝土的养护工作引起足够重视。在桥梁施工中，低温养护和水养护是较为常见的养护方式。适宜的养护措施可以有效防止机制砂高性能混凝土出现过开裂或是过度硬化的现象。在开展养护工作时，施工人员应注意以下几方面内容：首先，要科学安排混凝土养护时间，通常情况下是在混凝土浇筑完成之后的10h进行喷水养护，这样可以保证混凝土的表面湿度，防止混凝土裂缝的出现[4]；第二，对于混凝土的养护要做到持续性，同时还要根据实际的天气情况及时调整养护方法，例如在气温较低的时候，应对混凝土表面进行覆盖，以防止因温差变化产生裂缝。 结语 综上所述，伴随我国城市化进程的不断深化，各地区的路桥工程建设数量也有了明显增加，同时，人们对于路桥工程的施工质量也提