當前人工砂在混凝土應用中存在的問題與解決途徑


    由于傳統(tǒng)的觀念,人們對砂石的認識存在著偏差,認為砂石在混凝土中僅起填充作用,質量無足輕重,只要多加水泥就行。同時,由于過去天然砂石資源的限制,有人即使認識到骨料的重要性,也改變不了其現狀,只能采取順其自然的態(tài)度,對砂石不能提出太高的要求,久而久之,砂石的質量得不到應有的重視和控制。明明是重要的產品,生產、使用單位和管理部門卻都不把其作為產品來對待,甚至有些科技人員,也認為砂石無技術研究的價值,對砂石的認識還停留在農民挖砂的階段。

    事實上,砂石骨料在混凝土中的作用非常重要,它起著骨架作用,傳遞應力,即使沒有水泥漿,骨料亦可支撐載重,同時抑制收縮,防止開裂。上世紀90代以俊,混凝土的發(fā)展趨勢是發(fā)展高性能混凝土(HPC ) ,骨料已漸被當作主要架構材料,而水泥用量則越少越好。而HPC的發(fā)展必須有高質量的砂石骨料。我國混凝土方面的專家把砂石骨料的質量視為制約我國混凝土發(fā)展的瓶頸;分析認為,中國混凝土質量不如西方的主要原因是砂石的質量差,并警告說,如果骨料品質低劣與離散性大的現狀得不到改善,HPC就不可能實施。因此,砂石骨料的顆粒級配、粒型、表面特征、針片狀顆粒含量、空隙率等過去不被重視或無法控制的性能日顯重要。人工砂正是應運而生,在上述方面有其顯著的特點。但由于人們已有的對骨料的認識偏見,也限制了對人工砂重要性的認識,僅僅把人工砂當做一種簡單替代天然砂的材料對待,用傳統(tǒng)天然砂的標準來衡量人工砂,看到的都是人工砂的短處或不習慣處,人為限制了人工砂的發(fā)展。


    同其他新生事物一樣,人工砂當前的發(fā)展還受到社會和文化的傳統(tǒng)勢力影響二實際上,人工砂目前一般性的生產與使用技術已很成熟,只要使用質量合格的人工砂,一定能取得好效果,不會有什么風險。


    人工砂在全國范圍還處于剛起步階段,對其質量的保證就更為重要。


    人工砂有兩大優(yōu)勢四大特點。即資源優(yōu)勢:可利用各種廢棄資源,同時,表現出價格或成本差別較大的特點。


    質量優(yōu)勢:體現為質量穩(wěn)定(產源固定、機械化生產);顆粒級配合理、可調;石粉能合理利用三大特點。


    但人工砂也有天生的不足,粒型多樣、比表面積大、需水量大。如顆粒形狀多呈三角體或方矩體,表面粗糙,棱角尖銳時,對和易性有影響(但對強度有利);如針片狀多時,對和易性和強度都不利。


    在混合砂方面表現為,有的企業(yè)特別是小企業(yè),用很粗的石屑加特細的天然砂去當人工砂銷售,石屑比例最大的可達30 %。這樣的人工砂,沒有絲毫人工砂的質量優(yōu)勢,相反,有的都是人工砂的不足,嚴重地影響了人工砂的推廣使用,敗壞了人工砂的聲譽。對此,我們決不能掉以輕心。國家標準規(guī)定,人工砂的顆粒級配一定要合格,顆粒級配不合格的人工砂決不允許使用。其目的就是為了防止類似的混合砂濫竿充數。


    在機制砂方面表現為:
    1.粒型不好,針片狀過多,這里有巖石問題,但更主要是設備選型造成,不少小企業(yè)用顆式破碎機的產品粒型就差,如果選用專門的制砂機,此問題完全可以解決。例如,寧波一家較大的砂石企業(yè),用原選的設備,生產的石子粒型不好,一些小孔徑石子的片狀率高達100% ,機制砂的粒型就可想而知了。后來增加了整形設備,石子粒型明顯改善,機制砂的型狀也大大提高。

    2.級配不完全合理,細度模數偏大。多數企業(yè)為減少機械磨損,降低生產成本,生產的機制砂細度模數多為3.0以上,而配制混凝土細度模數最好是在2.6左右。另外,人工砂的級配區(qū)最好為2區(qū),各級篩余一定要符合標準要求,但有的企業(yè)根本不認識或不重視此指標,使人工砂的優(yōu)勢無法體現,在人們還不認識人工砂的階段自己給自己造成阻力。這里的原因在上述的認識問題中已經提到,目前問題是,首先生產企業(yè)自己要先提高一步,而現狀是小型企業(yè)多數素質較低,大多數企業(yè)自己連級配、細度模數等的基本概念都不懂,連最基本的試驗篩也沒有,如何談得上質量控制。因此,開展基本知識教育非常必要。 

    3.是洗走石粉的問題。泥粉對混凝土是有害的,必須嚴格控制其含量,人工砂生產和使用中同樣要注意除土,除去山皮土和夾層土。但除土決不能放在最后洗掉小于75微米的顆粒的工序上。因為,石粉也是小于75微米的顆粒,但石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同,石粉對混凝土是有益的,有適量石粉的存在,彌補了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷,同時,它的摻人對完善混凝土小于75微米特細顆粒的級配,(在這一點上,天然砂由于其生產工藝的限制,其特細級配基本沒有)提高混凝土密實性都有益處,現代混凝土設計理念,是強調發(fā)揮骨料骨架的支撐作用,而發(fā)揮骨料骨架的支撐作用最有利條件是使骨料之間空隙最小,密實度最高。進而能起到提高混凝土綜合性能的作用。

    通過水洗實驗,洗走顆粒最少的樣當中,含150微米以上的顆粒占到25% ,其中,300微米以上的顆拉占14% ;洗走顆粒最多的樣,150微米以上竟占總量的2乃,其中300微米以上的顆粒就占總量的1乃。因此,除土工序一定要放在原料處理前,可干篩或水洗,既避免了泥土的摻人,又為石粉的保留和合理的級配創(chuàng)造了條件。

    在風化的山砂水洗后當建筑用砂方面,風化的山砂一般與風化土混在一起,過去不引起重視,自砂源緊張,看到可利用尾礦制人工砂后,有些企業(yè)就用水洗的方法把土洗凈,利用該砂做建筑砂。這種砂,表面看上去粒型好,級配合格,細度模數也在中粗砂范圍,似乎是較理想的建筑用砂。但實際上,這種砂的抗壓強度很低,嚴重的用手可以捻出碎粉,不僅配制混凝土不行,制成砂漿也不耐磨。如利用山砂,在開發(fā)前一定找有關檢測部門做一個鑒定,特別要按人工砂的技術要求檢測其壓碎指標,壓碎指標不合格的絕對不應使用。在這方面,已有了不少的工程教訓,尤其在京津一帶,從上世紀80年起,我們就開始了這方面的研究,研究結論和實踐證明,京津一帶風化的山砂基本不能使用。最近,河南某地檢驗的14個砂樣中有11個壓碎指標超標,不合格比例高達79 % , 應引起我們的高度重視。

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2024-12-22 18:17:30