1前言

隨著(zhù)環(huán)保監控《回頭看》大檢查的深入落實(shí),廣東省水利廳制定了2018年度廣東省河砂指定開(kāi)采區域和開(kāi)采量,指定開(kāi)采數量(規劃9個(gè)可開(kāi)采區,其余地區均為違規開(kāi)采,根據河源、梅州、清遠、云浮市上報的文件,廣東省主要河道2018年度河砂開(kāi)采計劃涵蓋東江、西江、北江、韓江干流總控制采砂量為393.3萬(wàn)立方米),短時(shí)間內行業(yè)會(huì )出現重新整合資源的現象,珠三角砂子脫銷(xiāo)情況越演越烈建材市場(chǎng)出現庫存不穩定、價(jià)格不穩定,已經(jīng)是近來(lái)建筑業(yè)內共同必須接受的一個(gè)現實(shí)。據泛珠三角地區多家攪拌站的調查發(fā)現目前珠三角地區多處砂場(chǎng)無(wú)砂可賣(mài),部分有貨的砂場(chǎng),全部暫停期結客戶(hù),目前幾天只做現結客戶(hù)。砂零售價(jià)破天荒報出250~270元/m3,哪怕是水洗砂都要235~250元/m3左右,一砂難求搶砂大戰已經(jīng)是不爭的事實(shí),尋找砂的替代材料迫在眉睫,但目前只有機制砂最接近天然砂才能作為替代品,機制砂因不同產(chǎn)地和不同的加工工藝等特性從而會(huì )影響混凝土性能,而聚酸酸高性能減水劑對不同種類(lèi)的機制砂有廣泛的適應性。

2機制砂的概念

機制砂是將巖石或卵石除土開(kāi)采通過(guò)機械破碎、篩分成粒徑小于5mm的巖石或卵石顆粒。機制砂與天然砂的主要區別在于:機制砂由材質(zhì)穩定的巖石或卵石破碎而成,細度模數可調,質(zhì)量穩定。而天然砂是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化及河水的常年沖刷堆積形成的,顆粒堅硬,但天然砂中往往摻雜著(zhù)粘土及其他雜質(zhì)。

目前,國內機制砂生產(chǎn)主要有3種形式:一種是開(kāi)礦產(chǎn)石的同時(shí)專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)機制砂,質(zhì)量較好,數量少;一種是在河道里用卵石生產(chǎn)機制砂或配以少量天然砂生產(chǎn)混合砂,質(zhì)量有好有差,差別較大數量也少。再一種是利用各種尾礦生產(chǎn)機制砂,其中主要是各地生產(chǎn)石灰石碎石后的石屑或石粉,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單再加工和篩分,或直接利用,質(zhì)量有好有差,差別很大。

機制砂制備的關(guān)鍵技術(shù)在于塊石的破碎粉磨和洗砂除粉,生產(chǎn)工藝流程為:塊石→粗碎→中碎→細碎→篩分→除粉,機制砂在實(shí)際生產(chǎn)中廠(chǎng)家根據自己的生產(chǎn)形式對多級破碎進(jìn)行調整,質(zhì)量有好有差,差別較大,機制砂的破碎環(huán)節決定了機制砂的細度模數、級配以及顆粒形狀等。此外,根據機制砂除粉的方式可以分為濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn),前者是通過(guò)洗砂機水洗的辦法除掉機制砂中的泥和石粉;而干法生產(chǎn)工藝就是通過(guò)除塵器收塵或砂石粉分離機的辦法除掉機制砂中的泥和石粉,該環(huán)節對機制砂的石粉含量、含泥量以及泥塊含量,甚至級配等影響較大。因此,機制砂參數明顯受到生產(chǎn)工藝的影響而且波動(dòng)比較大。

3機制砂國內外標準及使用情況

在美、英、日、法等發(fā)達國家使用機制砂作為混凝土細骨料已有30多年歷史,在各種建筑工程中應用比較普遍,關(guān)于機制砂的材料與試驗、使用標準已相當完善。1973年國家建委制定了《機制砂混凝土技術(shù)規程》,2002年國家頒布的《建筑用砂》(GB/T14684-2001)首次明確地規范了機制砂在混凝土中的運用,對機制砂在混凝土中的推廣運用起到了促進(jìn)作用。但是由于試驗標準與技術(shù)規范的不完善及試驗材料的滯后,我國建筑業(yè)對天然河砂還存在較強的依賴(lài)性,在許多重要結構中對機制砂的使用還存在限制條件,各國對機制砂級配、石粉含量最高限制值也不同,如表1、表2所示。

目前,國內大部分商混站對機制砂品質(zhì)的主要評價(jià)指標包括:細度模數、石粉含量、亞甲藍值及壓碎指標。不同國家對機制砂級配、細度模數及石粉含量的相關(guān)標準規定存在較大差異,其中區別最大的指標主要是機制砂的含粉量,這主要是由于不同國家規定機制砂中石粉含量時(shí)考慮角度不同。

4聚羧酸高性能減水劑在機制砂混凝土中的應用優(yōu)勢

相比普通減水劑在相同流動(dòng)性的情況下?lián)搅康?,對水泥凝結時(shí)間影響較小可很好的解決減水、引氣、緩凝、泌水等問(wèn)題,保坍性好,120分鐘內基本不損失或損失小。聚羧酸高性能減水劑可以通過(guò)調節分子結構,制備具有特殊性能和用途的減水劑如:低溫高早期強度型、零坍落度損失型、抗收縮型等,分子結構自由度大,外加劑合成技術(shù)上可控制的參數多,高性能化的潛力大。

5試驗材料

粉煤灰:恒電II級粉煤灰,細度20%;礦物摻和料:山東日照S95級磨細礦渣粉,28天活性指數大于95;中砂:東江河沙,細度模數2.6,含泥量1.1%;機制砂:機制砂A產(chǎn)地為肇慶,機制砂B產(chǎn)地為云浮,機制砂C產(chǎn)地為清遠,各機制砂累計篩余及主要參數見(jiàn)表3;石子:廣西5~25mm連續級配碎石,壓碎指標10%,含泥量1.0%。水:自來(lái)水。外加劑A:某聚羧酸高效減水劑,減水率20%,含固量15%。外加劑B:東莞市洛美建材科技有限公司聚酸酸高性能減水劑LM-S3,固含量20%減水率為25%。水泥:梅州塔牌PO42.5R水泥,詳細技術(shù)指標見(jiàn)表4。

根據混凝土公司的月使用標號統計C30的泵送混凝土占總方量的50%,我們選取C30泵送混凝土配方作為試驗配方,并摻用不同比例的機制砂進(jìn)行試驗,配合比見(jiàn)表5。

6試驗結果及分析(見(jiàn)表6)

7試驗數據分析

從表6試驗數據可以看出,P1、P2、P3配方用不同產(chǎn)地的機制砂摻量為總砂量的30%,用普通型聚羧酸高效減水劑,P1機制砂石粉含量6.9%外加劑摻量2.2%料出機狀態(tài)差而且泌水,初始坍落度擴展度小,2小時(shí)坍損大;P2因石粉含量大外加摻量摻到2.4%后外加劑用量接近飽和外加5公斤水攪拌后流動(dòng)性依然比較小,說(shuō)明機制砂的石粉含量對水和外加劑的吸附性比較大;P3因機制砂含粉量小料出機和易性差,漿體比較少石頭外露2小時(shí)坍損大,7天和28天強度也最低,普通外加劑對三種機制砂的適應性都比較差而且保坍性能不好。

P4用機制砂A用外加劑B聚羧酸高性能減水劑,外加劑摻量1.8%混凝土料出機粘聚性流動(dòng)性好2小時(shí)坍損小,7天、28天強度比前三組普通外加劑高;P5摻50%機制砂A用外加劑B摻量1.8%混凝土出機比較粘稠外加劑摻量不夠,摻到2.0%后混凝土出機漿體飽滿(mǎn),包裹性流動(dòng)性好。2小時(shí)保坍好幾乎無(wú)坍損但比摻30%機制砂配方保坍相對差一點(diǎn),7天強度比摻30%機制砂略低28天強度優(yōu)于P4。

P6用機制砂B石粉含量8.5%機制砂摻量30%外加劑摻量1.8%料出機漿體飽滿(mǎn)流動(dòng)性包裹性好2小時(shí)保坍良好;P7機制砂摻量用到50%摻量2.1%料出機粘聚性、包裹性好漿體明顯比P6摻30%機制砂豐富,但摻量比摻30%的機制砂高0.3%保坍性能無(wú)差別,容重和7天強度比P6略低28天強度比P6配方高。

P8用機制砂C石粉含量4.5%在三種機制砂中石粉含量最低,P8用30%機制砂外加劑摻量1.8%料出機狀態(tài)良好,靜止幾分鐘后有微過(guò)摻現象說(shuō)明石粉含量小對外加劑的吸附量比較小而且在外加劑飽和狀態(tài)下2小時(shí)后無(wú)坍損,7天強度和28天強度在正常范圍內。P9機制砂C摻量50%外加劑摻量2.0%料出機狀態(tài)漿體飽滿(mǎn)度和粘聚性比P8好2小時(shí)無(wú)坍損,7天、28天強度略高于P8。

8機制砂亞甲藍MB值對混凝土的影響

MB值高低代表機制砂中泥粉含量的多少,石粉含量高M(jìn)B值和泥粉含量也就越大,從表6試驗數據看P4到P9隨著(zhù)石粉含量增高,混凝土對水和外加劑的吸附也越大。隨著(zhù)機制砂的摻量增大混凝土的漿體也變的更粘稠同等用水量和外加劑摻量下混凝土流動(dòng)性變差,原因是:混凝土用水量隨石粉MB值的增大而顯著(zhù)增加泥粉的摻量逐漸增大,而泥粉能夠吸附漿體中的自由水并產(chǎn)生體積膨脹,使漿體中自由水的含量減少,同時(shí)體積膨脹使體系中固相體積分數增加,從而導致流動(dòng)性下降。

從強度來(lái)看石粉含量(MB值不大于1.0的情況下)越高7天強度各種機制砂基本持平,28天強度反而石粉含量大的略高,這是因為本身低標號混凝土膠材相對比較少石粉剛好填充了機制砂的特細孔隙,降低了空隙率,石粉的漿體彌補了機制砂表面粗糙的缺點(diǎn),氣孔和微小氣泡減小了有利于減少砂與碎石之間的摩擦,改善混凝土拌和物的和易性,石粉的存在使得混凝土結構更加密實(shí)。

9總結

從試驗數據可以看出P1、P2、P3普通低濃聚羧酸外加劑對三種機制砂適應性差,摻量低的情況下混凝土狀態(tài)差摻量高容易泌水而且保坍性能不好強度比較低,而選用聚羧酸高性能減水劑后對三種不同機制砂適應性好,混凝土出機工作性能好、保坍好、強度高。機制砂使用比例增大時(shí),要適當調整減水劑的摻量,以滿(mǎn)足混凝土出機時(shí)達到一定的坍落度和擴展度,試驗發(fā)現石粉含量與MB值成正比關(guān)系對外加劑的吸附和混凝土強度產(chǎn)生一定影響,在實(shí)際生產(chǎn)中因嚴格控制MB值。但適量的機制砂石粉摻入對混凝土起積極作用,適量的石粉摻入后起填充效應自由水形成的空隙減少,混凝土拌合物的密實(shí)度增大,又因石粉在水泥漿起晶核效應,降低了水泥水化產(chǎn)物的成核位壘,加速CSH凝膠析出,有利于水泥水化使得混凝土強度也有所提高。