谈机制砂高标号混凝土研究现状及应用前景

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1、谈机制砂高标号混凝土研究现状及应用前景论述了机制砂混凝土研究和应用现状，分析了机制砂混凝土工作性能、力学性能、耐久性能，指出机制砂质量不稳定等是机制砂在高标号混凝土中应用受到制约的主要原因，并提出推广机制砂在高标号混凝土中应用的建议，以满足工程需求。0 引言随着我国社会经济的飞速发展，各种基础设施的需求和建设规模日益扩大，对高标号混凝土的需求量日益增加，而且在未来一段时期仍将持续增加。毋庸置疑，约占混凝土体积70％的砂石集料用量也将持续增长。但随着国家对工程建设质量的要求提高，对砂石质量要求的越来越高，能满足其要求的天然砂石集料越来越少；另一方

2、面某些地区为保护环境而限制开采，以及受交通运输限制，可供开采的优质天然砂资源储量日益减少。在我国的一些地区，如西南地区的水电、交通等大型混凝土工程中，由于当地天然砂资源匮乏，为满足工程要求不得不从远处调运天然砂，大大提高了工程造价。而这些地区分布着大量碳酸盐岩，机制砂来源广泛，因此研究高性能机制砂混凝土无论从技术上和经济上都显得很有必要。1 机制砂简介及机制砂混凝土研究现状1.1 机制砂简介机制砂，属于人工砂的一种，是母岩经过去土处理、机械破碎、筛分等工序后制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒（不包括软质岩、风化岩的颗粒），多数呈灰白色或黑色

3、，一般含有10％—15％左右的石粉，级配中大于2.36mm和小于0.15mm的颗粒含量偏多，细度模数普遍在3.0——3.7内，表面粗糙，粒形多呈三角形或方矩体。与天然砂相比，机制砂石有五大优势：1）资源优势。在我国许多地区，碳酸盐岩大量存在。2）管理优势。实行了采矿许可，有稳定的法人主体、固定的经营场所，为加强管理创造了条件。3）质量优势。料源固定、稳定和生产方式的机械化，保证了产品质量的稳定、可调和可控。4）品质优势。开采的砂石有较高的表面能和亲水性，有完整的级配和小于75μm石粉的微级配，能做到颗粒级配稳定、可调整，粒形可以改善。5）环保优

4、势。机制砂的使用可以减少河砂的开采，随着生产工艺的发展，许多建筑垃圾可以制成机制砂，符合科学发展观和适应节约、循环型经济。1.2 机制砂混凝土的研究现状1.2.1 机制砂混凝土的研究概况关于机制砂的研究工作，国外开展得较早，美、英、日等工业发达国家使用人工砂已有几十年的历史，许多国家早已将人工砂纳入其国家标准。20世纪80年代日本的人工集料与人工集料的比例，大约为10：9，至20世纪90年代则增长为2：1。20世纪60年代，由于一些建设工程的环境条件所限，我国部分水电、建筑工程开始探索就地取材，用当地石材加工成机制砂拌制混凝土。经过科研学者和工

5、程技术人员多年的试验研究，许多省份在建筑上开始大规模使用机制砂，并相继制定了机制砂地方标准或使用规程；机制砂混凝土的种类也日趋丰富，包括大坝碾压机制砂混凝土、常态机制砂混凝土、泵送机制砂混凝土等，机制砂混凝土的强度等级也由低等级逐步提高到C50以上。机制砂混凝土的应用范围也由水利工程向房建、路桥方向扩展。1.2.2 机制砂混凝土的性能研究由于机制砂在外部形状以及内部微观结构上与天然河砂的差异，导致机制砂混凝土与天然砂混凝土有较大差异。在工作性能方面，与天然砂相比，由于机制砂颗粒表面粗糙、多棱角，一般认为机制砂混凝土坍落度较小，且由于石粉的存在，

6、一定程度上改善了机制砂混凝土的和易性，同时改善了混凝土的保水性、泌水性和粘聚性，使之易于被振捣成型；石粉的存在使机制砂混凝土的初、终凝时间比不含石粉的天然砂混凝土可延长50min一120min。在力学性能方面，强度是混凝土工程设计和质量控制的重要依据，是最受关注的一个核心指标。国内外专家通过大量试验研究表明，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，其原因归纳起来主要有以下几方面：1）机制砂中的石粉填充了混凝土中的空隙，且0.08mm以下的石粉与水泥熟料生成水花碳铝酸钙，提高了混凝土的强度。2）机制砂质地坚硬，表面粗糙，

7、界面新鲜，具有较高的表面能，有助于提高界面的粘结，提高了混凝土的强度。3）机制砂中的石粉含有大量的游离CaO，以及较多和较高活性的无定型SiO2，Al2O3，其中CaO遇水发生水化膨胀自行硬化，SiO2和Al2O3易与水泥水化释放出的Ca（OH）2反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶及水化铝酸钙，既消耗了Ca（OH）2，又促进了水泥的水化反应，同时，由于CH与石粉中的活性SiO2反应，使CH的晶体粒细化，有利于混凝土界面粘结。国内许多科研学者和工程人员十分关注机制砂高性能混凝土的耐久性问题，开展了许多相关的试验和应用研究，大多研究表明在相同条件下，机

8、制砂混凝土的耐久性要优于河砂混凝土，甚至在工作性和力学性能中扮演重要角色的石粉含量对机制砂混凝土的耐久性影响并不是特别明显。1.2.3 机制砂混凝土的