《人工製砂技術的（de）應用與發展-第五（wǔ）章》

《人工製砂（shā）技術的應用與發展-第五章》

導讀：上一章談（tán）到製砂（shā）機中的智能節能、低碳環保半幹（gàn）式製砂技術  本章內容是製砂機設備中的人工砂石係（xì）統研究的關鍵（jiàn）因素

2 人工砂石係統研究的關鍵因素

2. 1 砂的含水率與混凝土的關係（xì）

針對碾壓混凝土對砂石骨料質量的特（tè）殊要求，砂的含水率波動在碾壓混凝土中影響 VC 值，含水（shuǐ）率過高影響溫控混凝土加冰（bīng），對於溫控要求高的大體積混凝土，當砂的含水率達（dá）到規範上限 6% 時，往往加冰較為困難。含（hán）水率波動直接（jiē）帶來混凝土水（shuǐ）灰比的波動，從而影響混凝土的強度，所以（yǐ）砂的含水率要求在小於 6% 的同時，其波動值（zhí）小於 1%，這個指標在（zài）全濕式製砂係（xì）統很難（nán）做到（dào）。濕（shī）式製砂入倉含水率為 12% ～17%，含水率要 7 d 以上才能降低到 7%，當玄武岩在含火山角礫熔（róng）岩及（jí）凝灰岩（yán）時在長達 45 d 脫水後其含水（shuǐ）率才能穩定（dìng）在 10%左右。砂中粗顆粒裹粉問題: 實測 7 d 脫（tuō）水（shuǐ）後的砂，其（qí）粗顆粒( 1. 25 ～ 4. 75 mm) 表麵包裹 1 層小於（yú）0. 045 的粉末，在混凝土的拌製過（guò）程中不能（néng）完全從砂的粗顆粒上剝離開，造成水泥（ní）與砂的粗顆粒結（jié）合黏連性差，按 2. 5 ～4. 75 mm 的粗顆粒占砂的 18%計，如果其中 50% 被包裹，混凝土試驗結果其強度會降低 4%。另外濕式製砂的石（shí）粉主要（yào）由棒磨機生（shēng）產，必須另增加收回設備回收石粉（fěn），回收投入較大，且回收（shōu）小於 0. 075 的石粉較為（wéi）困難。經統計，國內濕式製砂工（gōng）藝生產的石粉（fěn）含量能回收利用的最大才 16%。

當（dāng）然以上這兩大（dà）問題在（zài）幹式製砂（shā）中都不存在，但幹式製砂的問題主要是幹式製砂過程中粉塵汙染嚴重，砂下落堆存過程中（zhōng）易產生分離，常（cháng）發生砂料堆上部的細度模數小（xiǎo）於 2. 3、下部細度模數大於3. 3 的現象，使用過程中因（yīn）取料點的不同而造成（chéng）細度模數的變化較大，影響混凝土生產的均勻性; 濕式製砂（shā）也有同樣的問題，隻是離（lí）散性小一些。大（dà）量（liàng）試（shì）驗表明，當砂的細度模數為 2. 5 ～2. 7、含水率為3. 5% ～ 4. 5% 時，以上問題（tí）均不會（huì）發生，在（zài） 18 m 高的砂堆上任何一點取樣，細度模數波動值均小於0. 12，7 d 堆存後（hòu）砂中粗顆（kē）粒表麵無裹粉板結現象。

2. 2 砂與混凝土的關係

2. 2. 1 砂的石粉含量與（yǔ）混凝（níng）土的關係

早在 1962—1964 年，水電九局在貴州貓跳河的二級和四級水電站建設中作了西南三省天然砂與人工砂（shā）的對比研究( 人工砂石粉與（yǔ）混凝土（tǔ）抗壓強度的關係) 後得出結論: 骨料中（zhōng）石粉（fěn）對混凝土性能有影響，當 FM = 2. 5、石粉含量達（dá） 15% 時抗拉與抗壓強度均（jun1）最大。其後在水工（gōng）混（hún）凝土應用人（rén）工砂（shā）石大量（liàng）的工程實踐證明，骨料中（zhōng）的石（shí）粉能提高碾壓混凝土密實性（xìng），改善混凝土抗滲性能、變形性能（néng）和施工和易性; 石粉可作水泥摻合料，替代部分粉煤灰;還能增（zēng）大混凝土中漿體材料含量，從而使振壓後層麵容（róng）易泛漿（jiāng），改善了層麵結合質量。2001 年（nián） 1 月 1日開始實施的 DL/T 5112—2000《水工碾壓混（hún）凝土施工（gōng）規範》就將小於 0. 16 mm 的石粉含（hán）量（liàng）由 17% 擴大到 22%，其最優石粉含量為 16% ～ 22%; DL/T5144—2001《水工混凝土施工規範》將小於 0. 16mm 的石粉含量由 12% 擴大（dà）到（dào） 18% ，試驗表明砂中小於 0. 08 mm 的石粉含量應達到 8% ～ 10% 為宜。成品砂中粒度小於 0. 16 mm 的石粉在碾（niǎn）壓混凝土（tǔ）中（zhōng）的作用越來越被重視，甚至成為碾壓混凝土不（bú）可缺少的組成部分，以改善碾壓（yā）混凝土（tǔ）的抗分離性能（néng）。在碾壓混凝土拱壩施工中，天然砂石料（liào）缺少石粉，如福建溪柄以及雲南弄（nòng）另、景洪水電站專（zhuān）門采用石（shí）灰（huī）岩（yán）、火山岩粉作（zuò）石粉摻用，以改善混凝（níng）土抗滲性（xìng）; 索風營水（shuǐ）電站碾壓混凝土壩工程由於砂石係統生產（chǎn）的石粉含量為 17. 5% ～ 21. 8%，平均（jun1）達19. 22% ，質量穩定，所以在大壩混凝土施（shī）工 3 個月後，調整降低了 6%的粉煤灰摻（chān）量。水電站工程用混凝土均是現（xiàn）場取樣做人工砂石粉含（hán）量與混凝土的關係試驗，最終確定施工配合比，選取優質配（pèi）合比作（zuò）為對砂（shā）石係統生產質量控製的要求。

2005 年貴州（zhōu）龍洞堡機場道麵混凝土配合（hé）比試驗時，對（duì）不同摻量（liàng）小於 0. 16 mm 石粉所拌（bàn）製（zhì）的混凝土做了對比試驗，見表 7

表7  龍洞堡機場道麵混凝土的抗壓強度對比

石粉中小（xiǎo）於 0. 075 mm 的含量為 8%，試（shì）驗數據表明，人工砂（shā）混（hún）凝土中小於 0. 16 mm 骨料含量為 15%時混凝土的抗壓強度最大，而用天然砂製成的混凝土（tǔ）中小於 0. 16 mm 骨料含量高則對抗壓強度基本沒任何改善。這（zhè）表明現行的混凝土細骨料的規範（fàn）對混（hún）凝土的應用有不適當的約束。在人工砂（shā）中增加小於（yú） 0. 075 mm 石粉，當其含量達到 8% ～10% 時，對混凝土的性能非常有益。使用高石粉含量的人工砂製備的混凝土比使（shǐ）用天然砂製備的混凝土（tǔ）有更高的抗壓強度。結論（lùn）為人（rén）工砂製備的混凝土的抗壓和抗折強（qiáng）度均高於優質天然（rán）砂。

現在建築行業如核電、機場、高鐵的高（gāo）標號（hào）混凝土均使（shǐ）用人工砂石。傳統的混凝土生產技術和觀念認為（wéi），特（tè）細骨料（liào）( 小於 0. 075 mm) 的含量要保持到（dào）絕對最小。在混凝土生產中，對石粉（fěn）小於 0. 075mm 的摻量問題主要受製於 JGJ /52—2006《普通（tōng）混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》規範的規定:限製了小於 0. 075 mm 的石粉使用，用人工砂比天然砂水灰比（bǐ）放（fàng）大 0. 05 後，配製的混凝土強度（dù）不但不降，反有提高。水電九局（jú）曾探索用少量比例的石粉代配混凝土，發現其 28 d 強度比對照組提高了10% ～ 15% ，2003 年將其應用於索風營水電站大壩混凝土中，代替了 6% 的粉煤灰摻量。有（yǒu）的生（shēng）產企業也做過類似（sì）的試驗，且（qiě）替代（dài）的（de）比例很高，結果是混凝土用水量（liàng）減少、和（hé）易性改善、流動（dòng）性提高並減少了泌（mì）水; 還有人做過（guò）人（rén）工（gōng）砂與天然（rán）砂的（de）電鏡分（fèn）析，觀察發現石灰石質人工砂與水泥水化凝膠間結合緊密，界麵處（chù）無裂縫，幾乎分不出兩者的界限，而（ér）天然砂與（yǔ）水泥水化界麵多有裂縫，有的寬（kuān）度達 1～ 2 μm。

2. 2. 2 製砂（shā）的連續級配( 細度模數) 與混凝土（tǔ）的關（guān）係（xì）

砂石骨料的孔隙率的（de）大小直（zhí）接影響混凝土的強度，以石灰岩為例，砂的顆粒級配孔隙率上限為42% 、下（xià）限為 35% ，當孔隙（xì）率在 38. 3% 以下時，在做 C30 混凝土試驗時（shí），發現混凝土的抗壓強度增長與砂的孔隙率降低成反比（bǐ），孔隙（xì）率降（jiàng）低 1 個百分點，混凝土強（qiáng）度增長（zhǎng） 1 MPa。在和易性一定的情況下，混凝土所需細骨料的級配（pèi）受骨料本（běn）身（shēn）特性的影響較大，不同（tóng）粒形將影（yǐng）響（xiǎng）骨料的孔隙率，從而影響混凝土配比、力學性能和混凝土拌製的經濟性。粒形方正的顆粒比（bǐ）針片狀的顆粒（lì）更適合做（zuò）混凝土骨料（liào），因為每單位體積中它們的表麵積相對（duì）較小，同時，壓實後有更高的密實度。細度模（mó）數的波動會影響混凝土（tǔ）的（de）和易性，造成混（hún）凝土的質量波動較大。

第一點：製砂（shā）的（de）連續級配( 細度模（mó）數) 與混凝土的（de）關係已完 下一章（zhāng）內容將繼（jì）續第2.3點製砂設（shè）備與骨料的關係 >《人工製砂（shā）技術的應用與發展-第六章》

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