1、1 前言隨著國家對(duì)環(huán)境治理的力度不斷加大，河道采砂的嚴(yán)格監(jiān)管導(dǎo)致天然河砂供應(yīng)量斷崖式下跌，大氣環(huán)境管控導(dǎo)致礦山開采時(shí)斷時(shí)續(xù)，市場上的天然砂和機(jī)制砂資源嚴(yán)重短缺，“有錢無砂、一砂難求”已成為預(yù)拌混凝土企業(yè)不得不面對(duì)的新常態(tài)。由于砂資源的市場供求關(guān)系嚴(yán)重失衡，質(zhì)量不合格的低品位砂依然暢銷，骨料企業(yè)已無心關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量，低品位機(jī)制砂已成為預(yù)拌混凝土企業(yè)使用的常規(guī)材料。由于缺乏低品位機(jī)制砂的使用經(jīng)驗(yàn)及管控措施，近幾年，因盲目使用低品位機(jī)制砂導(dǎo)致混凝土質(zhì)量事故的事件時(shí)有發(fā)生。本文從與機(jī)制砂相關(guān)的幾個(gè)常規(guī)概念入手，厘清困擾混凝土企業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)問題，使低品位機(jī)制砂在應(yīng)用時(shí)處于嚴(yán)格受控狀態(tài)，確保出

2、廠混凝土的質(zhì)量。2 有關(guān)機(jī)制砂的幾個(gè)基本概念2.1 亞甲藍(lán)試驗(yàn)在機(jī)制砂的使用過程中，技術(shù)人員時(shí)常會(huì)有這樣的困惑：有些亞甲藍(lán)指標(biāo)合格的機(jī)制砂吸附性能依然很強(qiáng)，導(dǎo)致混凝土外加劑用量高，坍落度損失大；有些亞甲藍(lán)指標(biāo)較高的機(jī)制砂吸附能力卻相對(duì)較弱，配制出的混凝土工作性能較為穩(wěn)定。這種亞甲藍(lán)試驗(yàn)結(jié)果與混凝土工作性能偏離的現(xiàn)象在聚羧酸外加劑全面推行的今天更為常見。亞甲藍(lán)試驗(yàn)的基本原理是膨脹性黏土礦物具有極大的比表面積，很容易吸附亞甲藍(lán)染料，而膨脹性黏土礦物對(duì)外加劑同樣具有強(qiáng)吸附作用。因而亞甲藍(lán)試驗(yàn)結(jié)果在大多數(shù)情況下，能與配制出混凝土工作性能較好的吻合。然而礦物對(duì)外加劑的吸附性能不僅受比

3、表面積的影響，還受電荷的影響，以吸附性能最強(qiáng)的蒙脫石為例，其晶層間吸附了大半徑的陽離子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Li+、H+ 等，與水結(jié)合后，晶層間距增大，體積膨脹，晶層間的陽離子進(jìn)入液相，使得礦物顆粒表面荷電，這些表面電荷同樣對(duì)外加劑的吸附產(chǎn)生較大的影響。從亞甲藍(lán)和聚羧酸的分子結(jié)構(gòu)分析，兩者沒有共通之處，亞甲藍(lán)是小分子芳香雜環(huán)化合物、非表面活性劑，沒有空間位阻效應(yīng)，不改變液相的表面張力，而聚羧酸是高分子化合物，具有較強(qiáng)的空間位阻效應(yīng)，且能小幅度降低液體的表面張力。這兩種物質(zhì)在對(duì)礦物吸附的性能上存在著較大的差異。從礦物種類出發(fā)，黏土礦物包含高嶺石、蒙脫石、水云母、海綠石、綠

4、泥石等，而機(jī)制砂的母巖礦物成分同樣復(fù)雜，不僅有常見的石灰石質(zhì)，還有凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖、輝綠巖等。每種黏土礦物和巖石礦物的吸附性能均存在一定差異，有些礦物對(duì)亞甲藍(lán)敏感，有些則不敏感?；谝陨戏N種原因，亞甲藍(lán)試驗(yàn)并不能完全反應(yīng)機(jī)制砂的吸附性能，因而在亞甲藍(lán)試驗(yàn)與混凝土工作性能偏差較大的時(shí)候需要其他試驗(yàn)來補(bǔ)充。可采用混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中（GB50119-2013）的混凝土外加劑相容性快速試驗(yàn)方法檢測(cè)機(jī)制砂對(duì)所使用外加劑的吸附性能。2.2 機(jī)制砂的強(qiáng)度作為混凝土的骨料構(gòu)成部分，機(jī)制砂的強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能的決定因素之一。建設(shè)用砂（GB14684-2011）、人工砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

5、（JGJ/T241-2011）、公路工程 水泥混凝土用機(jī)制砂（JT/T819-2011）均要求機(jī)制砂中不含有軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖。受市場供求關(guān)系的影響，骨料企業(yè)在生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)并未將原料中的軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖篩除，相反的，在高額利潤的驅(qū)使下，蓄意在機(jī)制砂生產(chǎn)過程中加入強(qiáng)度較低的毛石原料。因而在當(dāng)前的市場環(huán)境下，對(duì)機(jī)制砂的強(qiáng)度檢測(cè)就顯得非常必要?？梢罁?jù)普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（JGJ52-2006）或建設(shè)用砂（GB14684-2011）中關(guān)于機(jī)制砂壓碎值的檢測(cè)方法，直接檢測(cè)機(jī)制砂的強(qiáng)度；亦可采用機(jī)制砂的膠砂強(qiáng)度間接反映機(jī)制砂的強(qiáng)度。檢測(cè)機(jī)制砂的膠砂強(qiáng)度時(shí)，將機(jī)制砂中的粗顆粒和細(xì)顆粒篩除，僅保留粒

6、度范圍為0.152.36 mm 的機(jī)制砂顆粒（避免粗顆粒損壞設(shè)備以及細(xì)顆粒影響膠砂的水膠比），以機(jī)制砂取代標(biāo)準(zhǔn)砂，進(jìn)行膠砂試驗(yàn)，通過膠砂強(qiáng)度反映機(jī)制砂的強(qiáng)度。2.3 機(jī)制砂的顆粒級(jí)配機(jī)制砂的顆粒級(jí)配由生產(chǎn)工藝和母巖性質(zhì)決定，級(jí)配優(yōu)良、粒形圓潤的機(jī)制砂有助于提升混凝土的工作性能，并降低骨料體系的空隙率，對(duì)力學(xué)性能的發(fā)展同樣有利，加之機(jī)制砂的表面較為粗糙，使用級(jí)配優(yōu)良的機(jī)制砂配制出的混凝土性能普遍優(yōu)于天然砂。然而，目前這種機(jī)制砂市場供應(yīng)量較少，且價(jià)格居高不下?；炷疗髽I(yè)當(dāng)前普遍使用的是“ 兩頭大、中間少”的級(jí)配較差的機(jī)制砂，粒度大于2.36 mm 和小于0.15 mm

7、 的顆粒偏多，而中間顆粒偏少，有時(shí)會(huì)某一粒級(jí)斷檔。單獨(dú)使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土的工作性能不良，力學(xué)性能較差。使用這種機(jī)制砂時(shí)通常需要和其他細(xì)骨料搭配，完善細(xì)骨料體系的顆粒級(jí)配，保證混凝土的各項(xiàng)性能。在理想的顆粒級(jí)配中，有二區(qū)中值和富勒曲線兩種，如圖4所示，二區(qū)中值曲線中的細(xì)顆粒含量略多，對(duì)混凝土的和易性更為有利，而富勒曲線的主導(dǎo)思想就是為了降低骨料的空隙率，對(duì)混凝土的力學(xué)性能有更好的促進(jìn)作用。總體而言，這兩種顆粒級(jí)配的范圍相差不大。使用兩種或兩種以上細(xì)骨料搭配時(shí)，無論以哪種級(jí)配為目標(biāo)值確定骨料搭配比例，都能收到良好的效果，對(duì)于中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，為保證混凝土的工作性能，以二區(qū)中值為目標(biāo)值

8、更為有利，而對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，為確保混凝土的力學(xué)性能，以富勒曲線則更為可靠。2.4 機(jī)制砂飽和面干含水率的測(cè)定以飽和面干的砂代入混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，配制出的混凝土工作性能與力學(xué)性能與計(jì)算值更為接近，因而在使用天然河砂配制混凝土?xí)r，技術(shù)人員已養(yǎng)成了測(cè)定飽和面干含水率的習(xí)慣。然而在使用機(jī)制砂時(shí)，測(cè)定飽和面干含水率往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，卻難以得到準(zhǔn)確結(jié)果。由于機(jī)制砂的級(jí)配較差、含粉率較高，水稍多一點(diǎn)，則處于有附加水的狀態(tài)，水略少一點(diǎn)，則處于未飽和的狀態(tài)。如圖5 所示，含水率為0.9% 處于有附加水的狀態(tài)，含水率為0.8% 時(shí)則處于未飽和的狀態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)截然不同的機(jī)制砂含水率卻相差極小。此時(shí)無論取0.9% 還是取0.8% 作為機(jī)制砂的飽和面干均可以接受，無需過分糾結(jié)沒有找到飽和面干的理想狀態(tài)。3 低品位機(jī)制砂的受控應(yīng)用（1）源頭控制、加強(qiáng)檢測(cè) 基于當(dāng)前市場上機(jī)制砂的質(zhì)量現(xiàn)狀，混凝土企業(yè)的技術(shù)質(zhì)量人員需要對(duì)機(jī)制砂的來源進(jìn)行控制，最好將質(zhì)控點(diǎn)延伸至礦點(diǎn)，并針對(duì)機(jī)制砂的特點(diǎn)增加檢測(cè)項(xiàng)目，確保低品位機(jī)制砂的整體質(zhì)量穩(wěn)定并符合企業(yè)制定的內(nèi)控指標(biāo)（此指標(biāo)可以低于國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。（2）分類堆放、多倉搭配 對(duì)于非單一來源的機(jī)制砂，務(wù)必做到分類堆放，確保同一料倉內(nèi)的機(jī)制砂質(zhì)量穩(wěn)定，在使用時(shí)進(jìn)行多倉搭