机制砂混凝土在隧道二衬中的应用
成果报告
浙江省交通工程建设集团有限公司
方俊杰QC小组
二0一二年三月
目录
一、工程概况 (2)
二、QC小组简介 (2)
三、选择课题 (3)
四、设定目标 (4)
五、提出各种方案并提出最最佳方案 (4)
六、制定对策 (6)
七、对策实施 (6)
八、效果检查 (15)
九、巩固措施和标准化 (17)
十、总结及下一步打算 (17)
机制砂混凝土在隧道二衬中的应用
浙江省交通工程建设集团有限公司方俊杰QC小组发表人：龙继冬一、工程概况
湖北省谷竹高速公路32合同段路线全长9.35km，共计隧道2座（左线全长3150m,右线全长3125m)，双洞合计长度6275m。隧道采用复合式衬砌，混凝土方量约为71055m3，隧道工程造价2亿余元，占本标段合同价46.4%，是本项目主要工程。隧道地质构造复杂，地层为碎石土、角砺、强~弱风化泥板岩，由于岩体极破碎，雨水下渗，本地大气降水较丰富，隧道防排水措施极其重要，做好隧道防排水控制是本项目实现质量与经济效益目标的关键。
二、小组简介
小组名称浙江省交通工程建设集团有限
公司方俊杰QC小组
成立时间2011年5月1日
课题名称机制砂混凝土在隧道二衬中的应用
小组类型创新型组长方俊杰
活动时间2011年5月至12月注册时间2011年5月10日课题组注册ZJTQC2011-3-4 小组注册号QC2011-3-4 活动频次3次/月出勤率96% 小组人数9人
制表：王奇2011年5月10日
本QC小组曾获得的荣誉：
1、获得2004年交通部优秀质量管理小组。
2、获得2006年交通部优秀质量管理小组。
3、获得2008年浙江省优秀质量管理小组成果发布会二等奖。
小组成员简介
序号组内职务姓名性别年龄学历职务小组分工
QC 教育时间
1 组长方俊杰男35 本科项目总工策划60
2 副组长杨延龙男38 本科项目经理组织60
3 组员龙继冬男38 本科试验室主任组织协调58
4 组员傅永刚男41 本科质量负责人员培训55
5 组员唐凯男25 研究生技术负责外场调研56
6 组员林斌男43 专科试验员混凝土试验55
7 组员邓利兵男29 专科试验员拌合站检测53
8 组员肖飞男25 专科试验员原材料检测55
9 组员王奇男26 专科试验员统计总结53 制表人：王奇日期：2011年5月10日
三、选择课题
（一）课题的提出
1、机制砂配制隧道二衬防水混凝土配合比在我公司上属首次，无现
成技术资料可查，必须研发新的机制砂砼配合比。满足项目部施工进度、质量及经济要求。
2、项目地处高山峻岭中，满足施工要求的河砂需到陕西安康（运距140Km），十堰（运距220Km）运到现场，而且在雨季及冬季几乎无货可供，工程进度很难保证，因此必须创新出新的砼原材料代替。
3、高速公路竞争激烈中标价低，必须控制施工成本，确保单位及项
目部利益。
（二）选择课题要达到什么样的效果
1、创新的机制砂砼配合比方案必须经过驻地办，中心试验室验证通过。
2、选用机制砂砼强度及抗渗性满足国家规范要求。
3、在公司指导下，依靠项目部力量，对创新方案不断完善改进，实
现低造价、高质量及快进度的要求。
（三）如何实现课题
1、广泛收集资料，开展机制砂使用条件的的分析研究，使创新方法能取得实效。
2、为确保机制砂配制砼方案行之有效，邀请有关专家对创新施工方法进行论证，吸收各方意见，保证方案理论可靠，操作可行。
四、设定目标
（一）目标
机制砂防水混凝土强度、抗渗性能超过国家标准规范要求。
（二）目标可行性论证
1、有利条件
①、机制砂砼配合比方案得到公司总师室的大力支持，并多次到工地进行现场指导。
②、项目部聘请了武汉理工大学材料专家朱光霖教授进行了多次讲座，并在现场直接指导，解决许多关键技术问题，开拓了QC小组创新思路。
③、贵州及湖北省多条高速公路已有成功的施工案例，可通过参观学习取经。
④、竹溪县当地有丰富的岩性较好的石灰岩，料源丰富。
⑤、项目部QC小组施工经验丰富，取得三项浙江省二等奖以上的QC成果。
2、不利因素
①、机制砂采购的质量受到生产厂家的规模、加工冲洗设备以及母材的影响，给我们质量控制带来难度。
②、公司无系统的机制砂防水砼施工资料可参考，准备及施工过程需
要QC小组成员摸索创新。
五、提出各种方案，并确定最佳方案
（一）方案的提出
方案1：
首先用河砂作为混凝土细集料第一方案，由于河砂处于地表便于采集，河砂应用时间比较久，技术相对成熟，河砂选用安康桑树沟产，粗集料石子选用金丰石料厂，4.75-26.5mm石子，水泥选用金龙42.5级水泥，外加剂为湖北恒利HL型防水剂（复合型具有减水率）设计坍落度140-180mm，满足泵送砼要求，配制泵送防水混凝土，测其工作性，28天抗压强度及其抗渗性能。
方案2：
采用掺粉煤灰与机制砂方案：粉煤灰采用超量取代法，改善混凝土的和易性及可泵性增大润滑性减少机制砂棱角性产生可泵性不足问题，同时降低水化热，节约水泥。其余粗集料水泥、防水剂采用与方案一同一型号。方案3：
采用机制砂配制，机制砂采用轮式洗砂机，调节轮式洗砂机冲洗用水型，控制机制砂中石粉含量，通过试验室适配不同石粉含量配合比，优选出强度最高时石粉含量，抗渗性能符合要求的配合比，其余粗集、料水泥、防水剂采用与方案一相同。
（二）方案的分析、评估及选定
方案优点
缺点
结论
1、河砂砼配合比①施工工艺成熟，可供参考资料
多。
②
③地表开采、筛选方便。
④配制混凝土流动性好，易于施
工，强度质量容易保证。
①运距远，货源量季节性不足，
不能满足施工进度要求，价
格高，到场价格为180元/m3
②缺少0.075mm以下颗粒，级
配不完美，影响和易性、工
作性。
③当地河沙由于母岩为板岩、
页岩，使得河沙总体呈现细长扁
平颗粒，压碎值、粒型极差，存
在过度开采、影响生态环境，破
坏河道防洪。当地无大江大河，
不适合大量开采。
不合理
2、机制砂+粉煤灰砼配合比①掺粉煤灰后混凝土流动性增强，
粘聚性、保水性均得到提高，混凝
土外观较好，前期强度虽低但是后
期强度较好。
②可以降低砼水泥水化热。
①本地最近货源在十堰市，运
距为240公里，货源不足不能满
足施
②价格高，平均价格为300元/
吨。
不合理
3、机制砂砼配合比①混凝土粘聚性和保水性均提高，
通过对机制砂石粉含量进行控制，
同样可以配制出和易性好强度满足
要求的混凝土②本地料源丰富，不
需远运，质量易控制
③价格低，到场价格为80元/m3，
预计每方砼节约55元。
①细长扁平颗粒偏多，表面粗
糙，棱角性强，级配不良，无法
整形修复。
②比表面积大，所需水泥浆多。
合理
经综合研究分析，确定选用方案3：机制砂砼配合比。
六、制定对策
根据明确的要求，小组成员制定了对策措施，见下表：
制表人：王奇 日期：2011年5月11日
七、对策实施
实施一：加强对技术人员的培训，提高对机制砂的认识：
实施时间 2011.06.20
实施地点
办公室
实施人员
龙继冬 傅永
刚
检验标准
学习国家规范，了解机制砂的性能
实施过程：
邀请专家对机制砂进行理论指导：机制砂是指岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，公称粒径在4.75 mm 以下的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒，亦称破碎砂。对于机制砂而言，除MB 值、细度模数以外，最为重要的指标就是石粉含量（机制砂中粒径小于75μm 的颗粒含量）。很多技术人员将石粉等同于泥粉，认为石粉过多会大大增加需水量，阻碍水泥与骨料的结合，影响混凝土的强度等。石粉主要是碎石破碎产生的副产物，其物理化学性质与母岩性状完全相同，其中70%颗粒分布
序号 要求 对策 目标 措施 地点 时间 负责人 1
机制砂知识的教育
邀请专家研究指导
提高机制砂认知
研讨理解
办公室 2011.05.20
龙继冬 傅永刚 2
拌合站人
员培训上岗
招聘培训以老换新 特殊工总持证上岗
奖优罚劣、保证
素质 拌合站 2011.06.10
方俊杰 唐凯 3 拌合厂、设备检修与标
定 设备检修，设备标定 设备完好 专业人员维护 拌合站 2011.06.20 邓利兵 肖飞 4 料源质量控
制 质量保证专人督检 料源质量合格 增加厂家投入，保证质量 料场 2011.06.10—.11.30 龙继冬 傅永刚 5
制定机制砂配合比
精心配制各方验证
最经济合理的配合
比
精心对比得出最优配合比
试验室
2011.06.15
杨延龙林斌
集中在16μm以上，平均粒径在45μm左右。
石粉这样的粒度分布，不但不会阻碍水泥与骨料的结合，相反，填补了混凝土骨料之间的空隙，在一定程度上提高了混凝土保水性和粘聚性，改善了离析泌水现象，使得混凝土易于成型振捣，改善了混凝土工作性。而且石粉在填充骨料空隙的情况下，不会增大需水量。
武汉理工大学针对石灰岩机制砂配制的不同强度等级泵送混凝土的研究和实践表明：石粉可以增加机制砂混凝土拌和物的粘聚性和保水性，有利于改善离析泌水现象，且石粉含量对混凝土坍落度的影响不如对坍落扩展度影响敏感，混凝土黏度明显增大的原因所致， C30、C60、C80机制砂混凝土工作性较佳的石粉含量范围分别在10%~15%，7%~10%及3%~5%范围；石粉含量的增加对C30、C60机制砂混凝土的强度基本上有提高作用，而对C80机制砂混凝土的强度有降低作用，C30、C60、C80机制砂混凝土抗压强度最高的石粉含量约为20%，10%、3%。
C30、C60机制砂混凝土的早期干缩率随石粉含量的增加而增大，而后期干缩率分别在石粉含量10%和7%时最大，但差距不明显。C30、C60机制砂混凝土的抗氯离子渗透性随石粉含量增加而增强，石粉含量的增加对抗冻性略有改善，高强机制砂混凝土具有很高的抗冻性。由此建议C30以下、C30~C60、C60以上混凝土用机制砂中的石粉含量限值可由国标GB/T 14684-2001规定的7%、5%、3%分别放宽到10%、7%、5%。（见《机制砂在混凝土中应用技术指南》，人民交通出版社，2009年）
实施二：拌合站人员培训上岗：
实施时间2011.06.10 实施地点拌合站实施人员方俊杰唐凯检验标准特种工种持证上岗100%，工作3年以上人员比例达到50%
实施过程在选用特种工种时，优先考虑有三年以上工作经历的持证人员，对部分未持证人员项目部联系十堰市质监站特殊工种培训机构，进行培训考核
合格后给予发证。
引进特殊工种 培训次数
培训人员
合格率 持证率 10
3
8
100%
100%
检验结果
特殊工种人员按规范要求配齐，并全部持证上岗
实施三：拌合厂设备检修与标定
实施时间 2011.08.01 实施地点 拌合站 实施人员 邓利兵 肖飞
检验标准
拌合站建设完善，机械设备型号及配备满足施工要求，管理规范。 实施过程
定期对拌合设备进行检查，及时发现可能出现的隐患，减少不必要的损失，对已发现的故障要及时修理；每个月要对拌合设备的计量系统进行标定，精确控制料斗的计量精度，已做到严格按照配合比进行施工，保证质量
检验结果
场地、机械、设备、材料等均符合规范和施工方案
实施四：料源质量控制
实施时间2011.06.20—
2011.11.30 实施地点料场实施人员
龙继冬
傅永刚
检验标准满足机制砂国家标准，以及驻地办和业主的指导意见
图7-1为金丰机制砂的表观形貌，图7-2为金丰石场的机制砂生产场地情况。可以看出，金丰机制砂粒形较好，表面洁净，细长扁平颗粒含量少，对于存在的问题应从以下几个方面改进：
1）对于金丰机制砂偶尔存在的MB值超标情况，应对入场机制砂加大检验频次，不合格者及时清场；在生产环节，选择质量合格且不含有害物质的母岩，注意去除山皮土、夹层土和风化层，原料采用振动给料机喂料，且振动给料机筛条间距不小于5cm，保证能筛除掉表皮土、夹层土及其它杂质。
2）针对金丰机制砂细度模数过大，级配不合理的情况，选择合适的筛网尺寸，一般筛网尺寸应控制在3.5mm或4.0mm为宜。
3）洗砂环节对机制砂级配破坏最严重，洗走的不仅有有用的石粉，同时还洗走0.015mm、0.3mm、0.6mm甚至更大的有益颗粒含量，建议减小洗砂环节的清洗力度。
实施五：制定最佳机制砂砼配合比
实施时间2011.06.30—
2011.08.15 实施地点办公室实施人员杨延龙林斌
检验标准机制砂配合比设计强度满足国家规范要求，同时体现经济上的优势。实施过程：配合比试验研究
按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011和《机制砂在混凝土中应用技术指南》，研究水灰比、砂率、石粉含量等对机制砂防水衬砌混凝土拌合物工作性、粘聚性、物理力学性能的影响规律，确定二次衬砌防水混凝土的基准配合比，提出原材料的控制指标。
1）、水灰比的影响
为选取合适的水灰比，满足配制强度的同时保证适当的强度富余，通过试验，确定机制砂混凝土水灰比W/C与强度的关系。
固定用水量为170 kg/m3，砂率为46%，固定防水剂掺量为水泥质量的4%，使用石粉含量为14%的机制砂进行试验，研究水灰比按0.46、0.48、0.50、0.52、0.54变化时，水灰比与强度之间的变化规律。试验配合比及试验结果如表1所示：
表1 水灰比对机制砂混凝土的影响试验
编号 水粉比 W/C 砂率 配合比(kg/m 3)
水泥 用水量 机制砂 碎石 减水剂 1 0.342 0.45 46 376 170 867 1017 15.04 2 0.352 0.47 46 360 170 874 1026 14.40 3 0.362 0.49 46 346 170 880 1034 13.84 4 0.372 0.51 46 333 170 886 1041 13.32 5
0.381
0.53
46
321
170
892
1047
12.84
所测得机制砂混凝土的强度与水灰比W/C 的关系如图7-4所示：
y = -136x + 103.64
R 2 = 0.9603
2025303540450.43
0.450.470.490.510.530.55
抗压强度
7d 强度28d 强度
图7-3机制砂混凝土抗压强度与水灰比的关系
由图7-3可以看出：
（1）机制砂混凝土的抗压强度与水灰比存在良好的回归关系，其28d 抗压强R 28与水灰比W/C 之间的关系为：R 28=-136（W/C ）+103.64，相关系数R 2=0.9603。.
（2）C25强度等级机制砂混凝土的配制强度fcu.o=33.2 MPa ，为保证满足配制强度要求，同时在配制强度基础上有合适的强度富余，28d 实际强度R28在35 MPa 左右时比较合适，根据该回归关系，选取水灰比
W/C=0.49。 2）、砂率的影响
砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的表面积显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性产生显著影响。机制砂混凝土的砂率宜按“五点法”进行，每间隔2%选取一个砂率进行和易性试验，以混凝土的和易性达到最佳为合理砂率。固定水灰比0.49，用水量170 kg/m3，防水剂掺量为水泥质量的4%，混凝土砂率按40%、42%、44%、46%、48%变化，研究砂率对混凝土性能的影响，具体配合比见下表：
砂率对混凝土性能的影响试验
编号 水粉比 W/C 砂率 水泥 用水量 机制砂 碎石 防水剂 1 0.375 0.49 40 346 170 766 1148 13.84 2 0.371 0.49 42 346 170 804 1110 13.84 3 0.366 0.49 44 346 170 842 1072 13.84 4 0.362 0.49 46 346 170 880 1034 13.84 5
0.358
0.49
48
346
170
919
995
13.84
砂率对混凝土工作性及抗压强度的影响如图7-4、图7-5所示：
60
80100120140160
18020040
42
44
46
48
砂率/%
塌落度/m m
2025303540
4538
40
42
4446
48
50
砂率/%
抗压强度/M P a
7d 强度28d 强度
图7-4砂率对坍落度的影响 图7-5 砂率对抗压强度的影响
由图7-4、图7-5可以看出：
（1）砂率对机制砂混凝土的工作性影响较大，而对混凝土抗压强度的影响相对较小。
（2）从本试验看，当砂率选取为46%，混凝土在获得较好流动性的同时，粘聚性、保水性良好，是使混凝土和易性达到最佳的合理砂率。
3）、石粉含量的影响
在固定用水量条件下研究石粉含量对低强大流态混凝土性能的影响。固定用水量为170 kg/m3，水灰比为0.49，砂率为46%，减水剂掺量为水泥用量的4%，分别使用石粉含量为8%、10%、12%、14%、16%、18%的机制砂进行试验，研究石粉含量对C25低强大流态机制砂混凝土性能工作性、力学性能的影响，石粉含量对混凝土性能的影响试验配合比如表2所示：
表2 石粉含量对混凝土性能的影响
配合比(kg/m3)
编号石粉水粉比W/C 砂率
水泥用水量机制砂碎石减水剂
1 8 0.408 0.49 46 346 170 880 1034 13.84
2 10 0.392 0.49 46 346 170 880 1034 13.84
3 12 0.376 0.49 46 346 170 880 103
4 13.84
4 14 0.362 0.49 46 346 170 880 1034 13.84
5 1
6 0.349 0.49 46 346 170 880 1034 13.84
石粉含量对混凝土工作和力学性能的影响如下图7-6、7-7所示：
80
100120140160180
2008
10
1214
16
石粉/%
塌落度/m m
510152025303540458%
10%
12%14%
16%
石粉（%）
28天抗压强度（M P a )
图7-6 石粉含量对坍落度的影响 图7-7 石粉含量对抗压强度的影响
图7-8 石粉含量14%时的拌合物状态
由图7-6、7-7可以看出：
⑴、随着石粉含量的增加，混凝土的坍落度先增大后减小，在石粉含量为12%~14%时塌落度最大，粘聚性、包裹性均呈最佳状态，如图7-8所示。这是因为石粉含量较低时，浆体偏稀且松散，导致泌水流浆；石粉含量偏高，浆体过粘，导致流动性不足；当石粉含量适中时，用水量和粉料的比例较为恰当，浆体稠度适中，在获得较好流动性的同时粘聚性、保水性良好，从而获得较好的工作性。
⑵、随着石粉含量的增加，混凝土的抗压强度先增加后减小，在石粉含量为12%~14%时取得最大值。在石粉含量不超过14%时，石粉对混凝土的微细集料“填充作用”提高了混凝土的抗压强度；超过14%后，相对
过多的石粉可能由于过度填充，减弱了骨料与浆体之间的粘结强度，反而降低了混凝土的强度。
.4）、河砂与高石粉含量机制砂的对比
在上述试验的基础上，固定水灰比为0.49，外加剂掺量为胶凝材料用量的4%，采用河砂与石粉含量14%的机制砂进行对比，由于河砂细度模数较机制砂小，河砂砂率调整为43%，对比两种混凝土的工作性能和物理力学性能。试验配合比如表3所示：
表3 河砂与高石粉含量机制砂对比试验配合比
编号石粉水粉比W/C 砂率
配合比(kg/m3)
水泥用水量机制砂碎石减水剂
1 14 0.36
2 0.49 46 346 170 880 1034 13.84
2 河砂/ 0.49 4
3 346 170 823 1091 13.84
表4 河砂与高石粉含量机制砂混凝土性能对比
编号坍落度/mm 容重/kg﹒m-3
强度/MPa
状态描述7d 28d
1(机制砂) 180 2440 30.2 39.1 粘聚性、工作性
均很好
2(河砂) 150 2400 27.6 35.8 工作性较好，粘聚性略差
从表4中可以看出：
（1）采用河砂与高石粉含量机制砂进行对比，河砂混凝土的粘聚性略差于机制砂混凝土，整体略微松散，有轻微跑浆。
（2）机制砂混凝土在物理力学性能上也优于河砂混凝土，其28d抗压强度比河砂混凝土高9.2%。
通过研究水灰比、砂率、石粉含量等配合比设计参数对C25机制砂二次衬砌防水混凝土其工作性与力学性能的影响规律，优选出C25机制
砂二次衬砌防水混凝土的配合比为：水泥：水：机制砂：碎石：外加剂=346：170：880：1034：13.84，其中水灰比为0.49，砂率为46%。综合上述研究结果可知，在配制二次衬砌防水混凝土时，机制砂中的石粉含量最佳石粉含量范围是12%~14%。
八、效果检查：
通过QC小组5个月时间不断探索和研究，使得机制砂在隧道二衬混凝土施工中得到很好的应用，在项目部自检、监理抽检及中心试验室巡检中均满足规范要求，完成了课题，达到了预期目标，取得了优异成绩，受到了各方好评，同时完成本课题确定的目标一要求。
效果一：
通过五个月的跟踪和记录机制砂混凝土强度明显高于天然砂所配制的混凝土强度，超过施工规范要求（见表5）。由于本工程设计图纸对二衬防水混凝土抗渗性能要求为S6级，试验按优选出方案配合比：水泥：水：机制砂：碎石：外加剂=346：170：880：1034：13.84制作抗渗试件试验，加压至设计抗渗等级S6后继续加压提高3个级别至S9后，经8小时后第三个试件仍不渗水，满足设计要求，停止试验。说明该机制砂混凝土抗渗性能良好。
表5 强度跟踪记录表
时间强度2011年
8月
2011年9
月
2011年
10月
2011年
11月
2011年
12月
平均对比
最高值
（MPa）30.4 31.5 31.7 32.5 32.6 31.7
QC活动
前河砂配
最低值
（MPa）27.2 28.1 27.9 28.8 28.5 28.1
合比的平
均值
26.5MP a
平均值
(MPa)
28.3 29.0 29.3 29.8 30.0 29.3
制表人：王奇日期：2012年2月2日
效果二：
随着机制砂配制防水混凝土的成熟和成功应用，在成本方面下降明显，无形中节约了大量资金（见表6）目前，常用的机制砂除粉工艺是采用水洗，每方水洗砂耗水量大约2~4m3，而洗去的粉体材料，一般约占10~20%，这不仅浪费了宝贵的矿产资源和水资源，而且石粉副产品大量堆积，排出的污水，经沉淀后形成的泥浆量大且难以处置，无论是排还是放，都将对环境产生严重的污染。我们通过对机制砂配制防水混凝土的系统研究，得出用于防水混凝土的机制砂石粉含量最佳范围为12%~14%，较以往的标准提高许多，减少了石粉的浪费和排放，并能很好的取代河砂作为细骨料，具有巨大的社会效益。
表6 活动前后经济效益对照表
项目单价（元/m3）每方砼所需砂
（m3)
五个月内施工
方量（m3）
剩余抗渗砼
（m3）
天然砂180 823/1500=0.55
18000 48000 机制砂80 880/1500=0.59
目前节约成本：18000*(0.55*180-0.59*80)=93.24万元,还可以节约248.64万元。
制表人：王奇日期：2012年2月2日
效果三：
项目部于2011年12月30日邀请驻地办工程师，中心试验室及武汉理工大学材料工程学院朱光霖教授，在项目部会议室、指挥部对本次QC 成果进行总结一致认为：机制砂混凝土无论混凝土工作性、强度、抗渗性均超过施工规范标准，保证了工程进度与质量，成本明显降低，技术经济上具有推广价值，将在本条高速公路上全面推广使用（见图8-1）。
图8-1专家方证机制砂砼配合比论证现场
九、巩固措施和标准化
本次活动后，我们及时对取得的经验进行了归纳总结，并经公司领导和专家的审核形成以下巩固措施：
1、提高了关于机制砂生产、机制砂配制防水混凝土方面的技术能力。完善了技术人员对科学设计、试验混凝土配合比的认识和能力，项目部整理下发了《关于机制砂混凝土在隧道二衬中的应用作业指导书》，指导现
机制砂与天然砂在混凝土配制中的应用 因为机制砂由制砂机破碎、筛分制成，颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，通常用它来配制混凝土砂率比天然砂混凝土大；并且机制砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、开口相互贯通的空隙多、比表面积大，加上石粉含量高等特点，与天然砂混凝土相比，有其自身的特点。 1、机制砂原材加工制作 根据贵州省基本建设中贯彻“因地制宜”就地取材，贵州省地方标准DB 24/016-2010山砂混凝土技术规程要求。所以采用振动给料机加工，石料由振动料机均匀的送到颚式破碎机粗破，粗破后的块石由胶带输送机送到制砂机二次破碎，细碎后的物料送到振动筛进行4.75mm以下套筛分，得到的成品颗粒应符合规范要求。对于粉尘含量的控制，应配备分离机和除尘设备。 2、机制砂与天然砂工作性对比 机制砂与天然砂相比，由于有一定数量的石粉，使得机制砂混凝土的和易性得到改善，可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性，使得混凝土易于成型振捣。这些作用在低标号混凝土中特别明显，尤其是在实行水泥新标准之后，水泥强度普遍提高。配制混凝土时很难解决强度富裕过大与工作性之间的矛盾，机制砂中的石粉很好地解决了这个矛盾，即在低水泥用量情况下，配制出工作性符合要求的混凝土。甚至在碾压混凝土中要求机制砂砂中的石粉含量不低于12％，以利于混凝土的碾压成型。中国工程院谭靖夷院士还提出:“碾
压混凝土必须使用高石粉含量的砂子”。 但在高标号混凝土中，对机制砂中的石粉均进行了严格的限制，因为在高标号混凝土中水灰比较小，石粉的存在严重影响了混凝土的工作性，一般机制砂砂中石粉含量限制在7％（贵州地方标准）以下。 含石粉的机制砂混凝土，其初、终凝时间比不含石粉的天然河砂混凝土有所延长，一般可延长50～120min，并认为主要是由于石粉没有活性，在混凝土中只起到一种隋性掺合料的作用，分散水泥颗粒，降低了水泥的水化热。含气量和泌水率都减少，对混凝土的质量有利。 3、混凝土强度比较 强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。因而机制砂对混凝土的强度影响也是混凝土工作者最关心的一个问题。 据资料显示，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。由石灰石破碎而成的机制砂，其成分是碳酸钙，处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，天然砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且机制砂质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；机制砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的粘结。机制砂提高混凝土的强度是由于石粉填充了混凝土中的孔隙，且0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙。机制砂增强混凝土的主要原因是由于石粉的存在可以较明显改善混凝土的孔隙 特征，改善浆－集料界面结构，并且混凝土晶相有不同程度的改变。并认为就强度而言石粉的最佳含量为7％。根据已有的研究，我们认为：石粉对水泥具有增强作用，认为石粉在水泥水化反应中起晶核作
机制砂高性能混凝土的配制及应用 周明凯，王雨利，王稷良，李婷婷，应国量 （武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点试验室，武汉４３００７０） 摘要：机制砂相比天然砂而言，空隙率略小，但由于粒形和级配较差，不但会影响拌和物的质量，而且还会影响硬化后混凝土的性能。为了消除机制砂混凝土的不利因素，采用掺加高效减水剂和粉煤灰来提高混凝土的性能。利用“双掺”技术配制了Ｃ４０、Ｃ５０高性能混凝土，并在工程中应用，取得较好的经济效益和社会效益。 关键词：粉煤灰；机制砂；高性能混凝土 中图分类号：ＴＵ５２８．５６文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１３２４（２００７）０１—００５８－０３ 机制砂颗粒有棱角、形状不规则，含有不少针片 状颗粒…，因而互咬合，流动阻力大，造成拌制的混凝土工作性较差，易产生离析晗Ｊ。机制砂表面较粗糙，机制砂粗糙度基本在１７．０—２１．１ｓ，而河砂的粗糙度为１４．８—１５．５ｓ【３ｊ。机制砂粗糙的表面增加颗粒流动阻力而对工作性产生不利影响，机制砂级配不良，通常是两头多中间少，即粗颗粒（２．３６ｍｍ以上）和细颗粒（Ｏ．１５ｌｎｌＴｌ以下）较多，但中间颗粒（尤其是１．１８～０．３ｍｍ之间）较少ＭＪ，配制的混凝土易于离析泌水，对混凝土强度也有不利影响。为了消除机制砂对混凝土造成的不利因素，不少专家采用粉煤灰和高效减水剂来配制机制砂，如田建平等配制了Ｃ５０粉煤灰机制砂混凝土，并在贵州某大桥主梁中应用瞪１；杨建辉等配制了粉煤灰机制砂自密实混凝土，并在工程中应用旧Ｊ，等等。 湖北省境内的沪蓉西高速公路全长约３２０公里，位于山岭重丘区，地势复杂、桥涵众多，仅宜恩段桥梁全长达５３９２７米，其中设特大桥３０座，中大桥１５３座，建设这些工程无疑需要大量的砂。湖北省 恩施州的天然砂资源已经枯竭，无砂可用，如果从岳阳调进河砂价格高达２８０形ｍ３，而在沿线采石，制备机制砂成本约为５０元／ｍ３，运输费用低廉。 于是，决定利用当地丰富的石灰石资源，来生产机制砂。通过掺加Ｉ级粉煤灰和高效减水剂配制了Ｃ４０、Ｃ５０机制砂混凝土，在多处大桥的空心板和预制Ｔ梁使用，取得了良好的经济效益和社会效益。 机制砂由于自身的特点，如级配较差、颗粒粒形不好、含有一定量的石粉、具有新鲜的颗粒表面，因此用它来拌制的混凝土，既有优点也有缺点，其优点如骨料和界面粘结好，配制的混凝土强度略高等…；缺点有拌制的混凝土和易性较差、需水和水泥量多、拌制的混凝土振动后易液化等。为了充分发挥它拌制的混凝土的优点，避免其缺点。在采用高效减水剂的基础上，又掺加了Ｉ级粉煤灰对其拌制的混凝土进行了改善。 １试验用原材料 １．１水泥 采用湖北华新“堡垒牌”４２．５级普通硅酸盐水泥，其性能指标见表１。 １．２骨料 粗骨料：恩施市福刚砂石料厂生产的５～２５ｍｍ连续级配碎石，压碎值７．５％，针片状含量４．４％，含泥量０．４％，表观密度２７２１ｋｇ／ｍ３。 ．５８．２００７年第１期—＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一欢地登录山东建材信息网ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｄｊｃ．ｃｎ 万方数据
2011年3月（上） 目前，高强度混凝土的应用越来越广泛，其主要成分之一：天然砂在部分地区已经受到制约，并且挖掘天然砂不仅占用耕地且会破坏环境，因此机制砂的应用越来越广泛。机制砂既可以解决砂资源短缺的问题，又可降低建设成本及保护环境，但机制砂也存在成分和级配不稳定的问题，因此，如何利用机制砂配制具有高耐久性、高体积稳定性、适当的抗压强度及良好的施工性能的混凝土，是目前广为关注的主要问题。 1配合比设计1.1设计思路 根据混凝土配合比有关规范计算，混凝土的实际配制强度应在60Mpa ，但由于预制T 型梁截面面积小，内部钢筋较密，混凝土在浇筑施工时难度较大，因此需要其具有良好的工作性能，其坍落度应达到160mm 左右。 在配合比设计时应遵循确定水灰比、优选砂率以及确定最佳粉煤灰掺加量的思路进行，在用水量与砂率的选择上应充分考虑机制砂自身特性。 由于一般机制砂级配不良、粒型较差且含有一定数量的石粉，因此要达到所要求的坍落度其用水量应高于天然河砂用水量。 同时机制砂砂率对混凝土的工作性与强度存在非常敏感的关系，其合理砂率较天然河砂应高出2~4％，并且机制砂的细度模数越小、级配越好、石粉含量越大则其合理砂率越小。 同时有报道指出在机制砂混凝土内掺加一定量的粉煤灰、矿粉等矿物掺和料可增加混凝土内浆体含量，并可有效改善机制砂混凝土的工作性能，并能起到提高耐久性以及降低成本的作用。 1.2设计要点分析 1.2.1机制砂 由于机制砂是由机械破碎轧制而成，颗粒形状尖锐、棱角分明，在生产过程中可产生较多粉尘，因此在使用前采取风筛或水洗法降低粉尘含量，风筛法易造成环境污染因此施工时采取水洗法，但在冲洗过程中不可将机制砂中的石粉全部冲走，由于机制砂内若不含石粉则其生成的混凝土保水性会大大降低，并可影响其流动性并导致离析现象。 1.2.2外加剂 外加剂的选用对混凝土性能影响较大，尤其是减水剂的选择，由于商品混凝土的水胶比较低，且不是每种符合标准的胶凝材料在使用一定的高效减水剂都可保证良好的流变性能，同样不是每种符合标准的高效减水剂对每种胶凝材料的流变性能影响相同。 因此应保证胶凝材料和高效减水剂性能相适应。若其适应性差则不仅会影响减水剂的减水率，更重要的是会造成混凝土坍落度的严重损失，最终影响拌和物的运输和浇筑。 1.2.3胶凝材料 胶凝材料可使拌和物应保证充足的水泥浆包裹在骨料外围，可保证混凝土内骨料充分润滑以保证混凝土的和易性，其并可增加混凝土的强度，因此其选用也较为重要。 1.2.4矿物掺和料 矿物掺和料应保证其有效的保证混凝土拌和物的工作性能并不能对混凝土强度带来过多的负面影响，其掺加量相对于粉煤灰而言可适量增加。 1.3配合比设计 在配合比设计过程中根据普通混凝土拌和物性能试验方法标准进行测试，其力学性能采用普通混凝土力学性能测试方法测定，并测定试 块的7d 和28d 强度，试验结果如下表： 表１配制混凝土的工作性与强度测试结果 1.4设计结果分析 水灰比对机制砂混凝土强度和工作性的影响。有上表测试结果可知随水灰比增大，机制砂混凝土的工作性可逐步得到改善，但当水灰比增大到0.35时，混凝土则出现泌水现象，并随着水灰比的增大最终拌和物的强度呈下降趋势，但机制砂混凝土的28d 强度降低缓慢，7d 强度降低则较快，因此综合考虑机制砂混凝土的强度和工作性，将水灰比定为0.32左右。 砂率对混凝土工作性和强度的影响。合适的砂率可使混凝土具有较大的流动性，并可保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，且砂率还可影响混凝土的强度，通过试验结果可知在机制砂混凝土配制过程中随着砂率在一定范围内增加，混凝土的粘聚性可得到明显改善，但其流动性变化较小，但当砂率增大到一定程度则由于比表面积的增加导致混凝土的工作性明显降低，该时刻混凝土也由于过于黏稠而较为粗涩，因此从各种性能综合角度考虑将C50机制砂混凝土的砂率定为35％左右。 2机制砂混凝土施工控制 施工中应严格控制机制砂的质量，因其为机械制备，在制造过程中易出现人为因素导致的质量波动，如制砂机进料粒度出现较大波动以及工艺参数调整或由于制砂机部件磨损未及时更换等因素均可导致对机制砂的质量产生较大的影响，因此应控制其细度模数在±0.2左右，石粉含量应控制在±1.0％范围内，若超过该范围则应对配合比进行调整，以免影响构件质量； 由于相同工作性的机制砂混凝土较黄砂易液化，因此当机制砂混凝土浇筑过程中应适当缩短其振捣时间以免由于过振导致混凝土出现离析、泌水现象； 由于机制砂内含有一定量的石粉，其可导致机制砂混凝土内浆体含量增加，因此其在早期易由于失水而产生塑性收缩，而后期干燥收缩较大，因此，机制砂混凝土在浇筑后必须加强其早期和中期的养护，一般养护时间应控制在14d 左右。施工过程中通过采取以上优化工艺并在施工中严格控制施工过程，最终混凝土T 型梁浇筑效果较好，其平均强度达到58.4MPa 。 3结语 从试验可知采用机制砂完全可以配制成可满足T （ 下转第133页）［摘要］论述了C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计的设计思路和设计要点，并对其进行了多个配合比设计，通过试验检测结果最终 确定其设计配合比，并对其设计结果进行了分析，最后综述了该混凝土的施工质量控制要点。［关键词］机制砂；混凝土；配合比C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计 杨超 （中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北十堰 442013） 118
机制砂的优缺点及其在混凝土和工程中的应用 1机制砂的优缺点 根据在云南蒙自地区利用机制砂的经验，将其优缺点总结如下。 1.1机制砂的优点 采用机制砂配置混凝土具有如下优点： （ 1）工厂化生产，质量可以得到保证工厂生产可以从选材、破碎等一系列工艺流程上 建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量有保障。 （2）砂的物理力学性能好 可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块） 量可人工筛分控制。化学成份与母材、碎石一致，对混凝土无负面作用，适合做高强混凝土。 （3）机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整可以根据工程的需要，结合母材的特点和 混凝土的要求，调整机制砂的细度模数和颗粒级配。调整措施主要通过破碎设备、工艺流 程的选择来完成。 1.2机制砂的缺点 （ 1）天然砂颗粒浑圆，表面光滑。天然中砂细度模数多为 2. 6 3. 0，级配较好，对混凝 土的工作性十分有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为 3. 0 以上，与天 然河砂相比，机制砂的颗粒级配稍差，大于 2. 5 mm 和小于 0. 08 mm 的颗粒偏多，导致混 凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。机制砂母材的变化会引起机制砂质量 的波动，给施工质量的控制带来一定的难度。但是，机制砂的缺点可以通过选择合适的碎砂 设备、合理利用砂中含石粉量、调整砂率，以及选用合适的外加剂等措施来克服。 （ 2）机制砂含有一定量的石粉。石粉和泥的粒径虽然都小于0. 075 mm，但是他们的 成份不同，细度相差也较大。泥颗粒大多小于0. 016 mm，而石粉颗粒大都在0. 016 0. 075 mm 之间。泥吸附在砂的表面，妨碍砂与水泥的粘结；而适量的石粉可填充在水泥、细砂的空隙 之间，增强机制砂混凝土的工作性。 2机制砂混凝土的性能 2.1硬化前混凝土的性能 机制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性（工作 性）、可塑性、可 加工性（可修饰性或可抹平性）等方面，这些性能并不是孤立的，而是有一定的相互关 联， 是从不同的角度描述新拌混凝土的特 性。其中，混凝土的和易性是非常重要的一个指标，它 不仅表示混凝土浇灌成型的难易程度，也表示混凝土抵抗材料分层离析的能 力。混凝土和易 性的具体指标为坍落度。 在水灰比相同的条件下，机制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土，这主要是机制砂本 身 具有裂隙、空隙及孔洞，其有一部分颗粒为矿物颗粒集合体，这样就增大了砂子的比表面 积， 吸附了更多的水，导致混凝土的需水量增加，坍落度减小。相同条件下，配置相同坍落度 的 混凝土，机制砂比天然河砂需水量增加5 10 kg /m3. 机制砂混凝土的和易性与细骨料 （砂） 的级配和细度模数有关，同时，也牵涉到用水量、水泥用量、砂率等参数，还需要针对工程 实践进行深入研究。一般认为，细度模数以控 制在 3.03.4 之间为佳。若细度模数太大， 则 粗颗粒太多，级配不合理，使混凝土的和易性变差，虽然掺入粉煤灰可以弥补上述缺 陷，但 成本也会相应提高，经济上不合理；若细度模数太小，则小 于0. 075 mm 的细粉过多，需水量增大，混凝土强度降低，水泥用量增加。石粉含量也是影响坍落度的重要指 标，石粉含量
混凝土用机制砂石料质量标准及检测方 法 混凝土用机制砂石料质量标准及检测方法 2011年05月13日 人工砂在生产过程中，不可避免地要产生一定量的石粉。一些人将人 工砂混凝土的大用水量归咎于石粉，认为石粉对混凝土是有害的，其实这是错 误的。人工砂尖锐的颗粒形状对混凝土和砂浆的和易性是很不利的，尤其是强 度等级低的混凝土和砂浆的和易性很差，而适量石粉的存在便弥补了这一缺陷。我们应该改进对石粉的认识，更好地利用其配制良好的混凝土和砂浆。 石粉的定义标准石粉的定义是：加工前经除土处理，加工后形成粒径 小于75μm，其矿物质组成和化学成分与被加工母岩相同的物质。GB/T14648-1993将0.08mm以下颗粒含量划分为“泥”，这一方法用于天然砂尚可，石粉 的粒径虽然小于0.08mm，但是石粉与天然砂中的泥成分不同，粒径分布不同， 起到的作用也不同，天然砂中的泥土对混凝土和砂浆是有害的，必须控制其含量，而适量的石粉对混凝土和砂浆是有利的，人工砂在开采和生产过程中由于 各种因素或多或少会掺入泥土，而这又是目测和传统含泥量检测所不能区分的，国外许多国家都用亚甲蓝实验评定黏土成分含量，我国新标准中也特别规定了 测人工砂石粉含量必须先进行亚甲蓝MB值的检验或快速检验，这样就避免了因人工砂石粉泥土含量过高而给混凝土及水泥制品带来的负作用。干法机制砂中石粉的作用机理混凝土中若存在大量的孔隙，这对于混凝土的强度发展、抗冻、抗渗等方面是不利的。石粉不具有活性，但是石粉的粒径一般在75μm以下， 从而具有微集料填充效果。在人工砂混凝土中，石粉填充了其中的孔隙，可以 较明显改善混凝土的孔隙特征，改善浆——集料界面结构。资料表明，石粉在 水泥水化过程中起到一定的晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化，并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型的水 化硫铝酸钙转化。而粒径在0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙，从而导致混凝土晶相会有不同程度的改变，提高水泥水化产物的结晶化程
浙江省交通建设工程 机制砂生产（干法）及机制砂混凝土技术指南 浙江省交通运输厅 二〇一六年一月
目次 前言................................................................................ I II 1 总则 (1) 2 规范性引用文件 (2) 3 术语和定义 (3) 4 机制砂的料源选择 (4) 5 机制砂的生产设备 (5) 5.1 一般规定 (5) 5.2 生产设备配置 (5) 6 机制砂的生产工艺 (7) 6.1 一般规定 (7) 6.2 生产工艺 (7) 6.3 环境保护 (10) 7 机制砂的质量标准 (11) 7.1 规格与类别 (11) 7.2 技术要求 (11) 7.3 质量检验 (13) 8 机制砂混凝土配合比设计 (14) 8.1 原材料选择 (14) 8.2 配合比设计基本要求 (15) 8.3 普通混凝土配合比设计原则 (15) 8.4 高性能混凝土配合比设计原则 (16) 8.5 试验室试配与调整 (17) 8.6 配合比现场验证 (19) 8.7 工艺性试验验证 (19) 9 机制砂混凝土的施工控制 (20) 9.1 一般规定 (20) 9.2 混凝土施工和易性控制 (20) 9.3 混凝土浇筑过程质量控制 (21) 9.4 混凝土结构裂缝的预防措施 (22) 9.5 混凝土结构表面质量控制 (22) 9.6 混凝土结构力学与耐久性能控制 (23) 附录A（规范性附录）机制砂混凝土外加剂相容性快速试验方法 (24) 附录B（资料性附录）机制砂生产（干法）常用生产设备技术参数 (26) 附录C（资料性附录）机制砂生产规模及相应配置（干法） (27) 附录D（资料性附录）机制砂生产参考设备配置及工艺流程图 (28) 附录E（资料性附录）机制砂混凝土配合比设计案例 (33)
机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 成果报告 浙江省交通工程建设集团有限公司 方俊杰QC小组 二0一二年三月
目录 一、工程概况 (2) 二、QC小组简介 (2) 三、选择课题 (3) 四、设定目标 (4) 五、提出各种方案并提出最最佳方案 (4) 六、制定对策 (6) 七、对策实施 (6) 八、效果检查 (15) 九、巩固措施和标准化 (17) 十、总结及下一步打算 (17)
机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 浙江省交通工程建设集团有限公司方俊杰QC小组发表人：龙继冬一、工程概况 湖北省谷竹高速公路32合同段路线全长9.35km，共计隧道2座（左线全长3150m,右线全长3125m)，双洞合计长度6275m。隧道采用复合式衬砌，混凝土方量约为71055m3，隧道工程造价2亿余元，占本标段合同价46.4%，是本项目主要工程。隧道地质构造复杂，地层为碎石土、角砺、强~弱风化泥板岩，由于岩体极破碎，雨水下渗，本地大气降水较丰富，隧道防排水措施极其重要，做好隧道防排水控制是本项目实现质量与经济效益目标的关键。 二、小组简介 小组名称浙江省交通工程建设集团有限 公司方俊杰QC小组 成立时间2011年5月1日 课题名称机制砂混凝土在隧道二衬中的应用 小组类型创新型组长方俊杰 活动时间2011年5月至12月注册时间2011年5月10日课题组注册ZJTQC2011-3-4 小组注册号QC2011-3-4 活动频次3次/月出勤率96% 小组人数9人 制表：王奇2011年5月10日 本QC小组曾获得的荣誉： 1、获得2004年交通部优秀质量管理小组。 2、获得2006年交通部优秀质量管理小组。 3、获得2008年浙江省优秀质量管理小组成果发布会二等奖。
机制砂混凝土探讨 摘要：目前，机制砂混凝土在我国的应用还尚处在起步阶段，推行与应用还需要对机制砂的颗粒形状、颗粒级配，高效、优质制砂设备和制砂工艺、混凝土配合比等课题进行深入的探讨。本文对机制砂的优缺点及机制砂混凝土的研究现状进行了介绍，从机制砂混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能等方面阐述机制砂对混凝土性能的影响。 关键词：机制砂；混凝土；工作性能；力学性能；经济性 引言：混凝土是现代土木工程中用量最大、用途最广的一种建筑材料，其中，砂同石子、水泥一样，是混凝土的重要组成部分。由于砂资源短缺，在我国很多地区都出现了乱采乱挖天然砂的情况，特别在前几年里，毁田挖砂、破坏河道挖砂的情况很普遍，这些行为不但破坏了有限的耕地、防洪堤坝，并引发了不少工程事故。天然砂这一自然资源在我国出现了逐渐减少、质量日益下降、价格成倍上涨的现象。因此，寻找新的混凝土用砂资源已经迫在眉睫，开发和使用机制砂已成为解决建筑用砂短缺的重要手段之一。机制砂代替天然河砂不仅具有一定的经济性和适应性，还具有一定的环境效益和社会效益，而且由于机制砂生产不受气候、季节的影响，而且在生产工艺上还能得到有效控制。
1.机制砂的优缺点 1.1 机制砂的优点 （1）工厂化生产，质量可以得到保证 工厂生产可以从选材、破碎等一系列的工艺流程上建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量才能得到保障。 （2）砂的物理力学性能好 可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块）量可以人工筛分控制。化学成份和母材、碎石一致，对混凝土没有负面作用，适合做高强混凝土。 （3）机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整 可以按照工程的需要，结合母材的特点及混凝土的要求，调整机制砂的细度模数与颗粒级配。调整的措施主要是通过破碎设备、工艺流程的选择来完成。 1.2 机制砂的缺点 （1）天然砂颗粒浑圆，表面光滑。 天然中砂细度模数一般为2.6～3.0，级配较好，对混凝土的工作性十分越有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为3.0以上，与天然河砂相比，机制砂的颗粒级配稍差，大于2.5mm和小于0.08mm的颗粒偏多，导致混凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。然而，机制砂的缺点可以通过选择合适的碎砂设备、合理利
机制砂在混凝土中的应用 ----青岛鼎昌新材料 机制砂在混凝土中的应用 机制砂因所用原材料的成分与石质、生产设备、工艺等因素影响，会在粒形、级配、坚固性、石粉含量等方面都有很大的差别。由于人工砂的颗粒级配、针片状含量、石粉含量、泥块含量这些指标可以在生产过程中通过改变设备和工艺参数来调整和控制。合理的破碎整形设备与配套工艺确保粒形和级配良好。目前，国内人工砂生产主要有两种形式，一种是专门生产的机制砂，其级配、细度模数均可做到优于天然砂，粒形也可与天然砂相似。再一种是利用各种尾矿附带生产或产生的，这是目前人工砂的主体，多数是生产碎石后的石屑经过简单加工和筛分或直接利用。利用石屑制成的人工砂很多，一些级配或粒形不合格的石屑作细骨料，使用结果是和易性很差，强度也不高，由此有人就认为人工砂不行或比不上天然砂，这是一种误解。人工砂与天然砂本质的区别就在于其多项指标都是要控制和可控的，所以只要生产工艺先进合理，控制严格，就可以生产出品质优良的人工砂。 1、注意机制砂中石粉的含量 石粉与天然砂中的泥成分不同、粒径分布不同、形态不同、在混凝土中所起的作用亦不同。石粉在机制砂的生产中是不可避免的，适量的石粉在机制砂中的作用是有益的。在混凝土中适量的石粉可以起到填充作用，有利于机制砂混凝土强度提高，但不同强度等级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不同。石粉完整的微级配、粗糙的表面在混凝土的界面起到很好的填充效应、晶核效应、活性效应、保水效应和润滑效应。它使浆体密实，孔隙率减小，使水化物结晶颗粒尺寸变小，取向程度下降，降低了骨料周围浆体的实际水灰比，改善了混凝土的和易性。另外，机制砂石粉含量增大，机制砂混凝土的渗透系数逐渐减小，增加水泥石的密实性。当然如果母岩是硅质岩或砂岩等需水性不好的材质，石粉含量高可能会引起混凝土的用水量增大。机制砂的石粉含量应当适当控制。从生产实践来看，石粉含量控制在8%~10%，对各种强度要求的混凝土都能起好的作用，不是混凝土强度等级高就必须减少石粉用量，关键在于控制好亚甲兰MB值，使用亚甲蓝MB值小于0.5的石粉，效果最好。但是石粉含量过高会增加用水量，影响混凝土的强度，同时会造成混凝土的塑性裂缝。 2、转换观念，调整混凝土配合比设计思路 机制砂的特性决定了机制砂混凝土配合比设计应与天然砂混凝土配合比设计有所不同，用机制砂的混凝土生产企业技术人员必须要转换观念，系统了解所用机制砂的各项技术指标，以及对混凝土的性能影响，必须认识到其差异性，从而调整混凝土配合比设计思路。 （1）足够的胶凝材料用量 在石屑、石粉的影响下，必须保证足够的胶凝材料用量来满足混凝土的工作性，如果胶凝材料用量过少、砂率偏低，会导致混凝土拌合料粘性差、流动性差、易离析，容易造成搅拌困难、堵管，难以浇筑施工。 （2）合理的砂率 合理的砂率是指用水量和胶凝材料用量一定时，混凝土拌合物获得最大的流动性且保持良好的粘聚性及保水性的砂率值。机制砂混凝土的砂率与混凝土用石子的空隙率、机制砂的细度模数有关。
机制砂及机制砂混凝土应用技术规范（DB45 T 1621-2017）宣贯讲稿 广西交通科学研究院韩韩玉广西路桥工程集团有限公司《机制砂及机制砂混凝土应用技术规范》编制组2018年6月15日机制砂及机制砂混凝土应用技术规范内容汇报讲解 讲解提纲一、本规范基本情况简介二、规范主要内容讲解三、机制砂混凝土应用的典型案例 一、本规范基本情况简介1.1 起草背景机制砂现状全区混凝土及砂的用量与日剧增，但在河砂资源短缺、价格上涨、材料运输和环境保护限制的压力下，天然砂的供给量己无法满足市场的需求，使用机制砂替代天然河沙已势在必行，函需开发机制砂资源和加快推广机制砂的应用。 一、本规范基本情况简介1.1 起草背景机制砂现状机制砂需要解决的行业问题：?颗粒形状（长条状、针片状的改善）；?颗粒级配（连续性、各级级配百分比合理性改善）；?细度模数和石粉含量（FM可调、可控）。?环境友好（零排放，粉尘的回收利用）。 一、本规范基本情况简介1.1 起草背景机制砂混凝土推广应用存在的问题? 制砂行业生产水平低下，机制砂质量参差不齐；?缺乏对机制砂与机制砂混凝土的性能的认识；?缺乏针对机制砂混凝土的配制技术；?对石粉在混凝土中作用研究不充分，国家标准对机制砂石粉含量限制过严。石粉含量限值过低所带来的问题?增加机制砂的生产难度?提高机制砂的生产成本?浪费了大量资源，污染了环境?破坏了机制砂的自然级配，配制混凝土的和易性差 一、本规范基本情况简介1.1 起草背景目前国内关于机制砂的专项标准已有《建筑用砂》GB/T 14684-2011和《公路工程水泥混凝土用机制砂》JT/T 819-2011，但因各省市机制砂原材料存在较大差异，广西区内机制砂尚缺乏相关地方标准。指导--机制砂生产及机制砂混凝土施工确保--机制砂混凝土施工质量促进--广西区公路工程的发展创造--巨大的社会和经济效益通过近几年的科研 成果和工程实践经验总结编制适合广西地区交通、自然条件与使用目的的机制砂及混凝土应用技术规范 一、本规范基本情况简介1.2 任务来源本规范由自治区交通厅提出，自治区质监局批准立项，列入2014年第二批广西地方标准制定项目计划（桂质监函〔2014〕238号），项目编号为2014-0246，由广西路桥工程集团有限公司负责起草工作。 一、本规范基本情况简介1.3 起草单位起草单位：广西路桥工程集团有限公司、广西新发展交通集团有限公司、广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西新
文章编号：1007-046X(2014)01-0023-04 固废利用 机制砂配制混凝土的若干问题探讨 Probe into Several Issues on Preparation of Machine-Made Sand Concrete 王卫东1，张营2，王雨利3 （1.江苏南瓷绝缘子有限公司，江苏 镇江 212405；2.江苏三星科技有限公司，江苏 镇江 212405； 3.河南理工大学材料学院，河南 焦作 454000） 摘 要： 随着河砂资源的日益短缺，采用机制砂代替河砂配制混凝土势在必行。对机制砂混凝土的配制参数、工作性，力学性能、干缩性能、抗渗性等若干问题进行了探讨。最后指出：使用机制砂替代河沙来生产混凝土 是完全可行的。 关键词： 机制砂；石粉；混凝土 中图分类号：TU521 文献标志码：A 0 前 言 天然砂是岩石经千百万年自然风化搬运沉积而成，包括河砂、山砂、淡化海砂，分布不均，质量差异大，是不可再生的资源[1]。随着当前建筑业的飞速发展和对环境保护的日益重视，以河砂为主的天然砂越来越无法满足日益增长的需求。2002年国家又出台了禁采或限采天然砂的法规，使得工程用砂供需矛盾日益突出，导致砂的价格越来越高，极大地制约了工程建设的持续发展。因此，使用机制砂代替河砂配制混凝土已是今后发展的趋势。 机制砂的推广和应用虽然在我国已经有几十年的历史，尽管国家相关标准允许在河砂难得的情况下可以采用机制砂配制混凝土，并对用于各等级混凝土的机制砂作了严格的限制，尤其是对石粉含量。然而，工程上对能否采用机制砂配制混凝土仍心存疑虑。为此，本文对机制砂混凝土的若干问题进行了探讨。 1 机制砂特性 2002 年 2 月 1 日起实施的国标 GB/T 14684—2001《建筑用砂》[2]中，对机制砂作了如下定义：机制砂是由机械破碎、筛分制成的，粒径 < 4.75 mm 的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒，用专门的制砂机生产，多数呈灰白色或黑色，一般含有 10%～15% 的石粉（粒径< 75 μm 的岩石颗粒）。 1.1 机制砂特点 与天然砂相比，机制砂具有以下优点。 （1）机制砂质量可控。机制砂选择性大，适合大规模工厂化生产，通过改进生产设备、改善生产工艺、调整工艺参数生产出符合要求的砂，机制砂的级配、细度模数、石粉含量等指标在一定范围内均可控。然而河砂选择性小，其级配、细度模数等指标天然形成，无法控制 [3]。 （2）机制砂颗粒形状不规则，多棱角，针片状过多，其表面较粗糙，粗糙度基本在 17.0～21.1S，且压碎值偏大[4]，而河砂的粗糙度为 14.8～15.5 S。 （3）机制砂颗粒内部微裂纹多、孔隙率大、开口的相互贯通的孔隙多、比表面积大。 （4）机制砂有一定的石粉含量，这是正常的，也是机制砂与天然砂最明显的区别之一[5]。 （5）对于河砂缺乏的山区，采用机制砂配制混凝土具有明显的经济性。 1.2 机制砂技术要求 机制砂按技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。Ⅰ级宜用于强度等级 ≥C65的混凝土；Ⅱ级宜用于强度等级 C35～C60 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ级宜用于强度等级 ≤ C30 的混凝土。我国建工标准 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》[6]对各个级别的机制砂泥块和石粉含量作了规定，见表1，压碎指标见表 2。
混凝土用机制砂技术规范
ICS 91.100.30 Q 13 DB45 广西壮族自治区地方标准 DB 45/T XXXXX—2017 混凝土用机制砂技术规范 Technical specification of manufactured-sand for concrete 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 （征求意见稿） 2017年6 月26日
2017- XX- XX发布2017- XX- XX实施
目次 前言. . 1范围. 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本规定 5机制砂的技术要求 5.1规格、类别与用途 (2) 5.2技术指标 (3) 6机制砂的生产 (4) 6.1生产准备 (4) 6.2母岩 (4) 6.3生产设备选型 (5) 6.4生产控制 (5) 7机制砂的检验 (5) 7.1检验分类 (5) 7.2检验规则 (5) 7.3检验方法 (6)
8机制砂混凝土的配合比设计 (6) 8.1一般规定 (6) 8.2配合比设计 (6) 9机制砂混凝土的施工及验收 (7) 9.1 一般规定 (7) 9.2拌制 (7) 9.3运输 (8) 9.4浇筑 (8) 9.5养护 (9) 9.6质量验收 (9) 附录A（规范性附录）型式检验. (10)
本标准按照GB/T 1.1 －2009给出的规则起草。本标准由广西壮族自治区交通运输厅提出。本标准由广西 交通运输标准化技术委员会归口。本标准起草单位：广西路桥工程集团有限公司、广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西交通规划勘察设计研究院有限公司、广西交通科学研究院有限公司、广西新恒通高速公路有限公司。 本标准主要起草人：韩玉、王建军、梅世龙、周文、庞博新、李彩霞、付宇文、罗岩枫、何涌、蒋正武、冯智、冯春萌、罗吉智、陈光辉、蓝日彦、钱海洋、胡文学、林增海、苏萍、谭华、黄文秋、张坤球、蒙立和、秦大燕、林峰、青志刚、邓家喜、谭海晖、赵月青、姚青 云。 混凝土用机制砂技术规范 1 范围 本规程适用于除水泥混凝土路面外的公路工程机制砂及机制砂混凝土的生产与质量管理。 2规范性引用文件
精心整理 机制砂的优缺点及其在混凝土和工程中的应用 1机制砂的优缺点 根据在云南蒙自地区利用机制砂的经验，将其优缺点总结如下。 1.1机制砂的优点 采用机制砂配置混凝土具有如下优点： （1）工厂化生产，质量可以得到保证工厂生产可以从选材、破碎等一系列工艺流程上建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量有保障。 （2）砂的物理力学性能好 可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块）量可人 （3的要求， 1.2 （1调整 （2 2 2.1 隙、天然河砂需水量增加510kg/m 3.机制砂混凝土的和易性与细骨料（砂）的级配和细度模数有关，同时，也牵涉到用水量、水泥用量、砂率等参数，还需要针对工程实践进行深入研究。一般认为，细度模数以控制在3.03.4之间为佳。若细度模数太大，则粗颗粒太多，级配不合理，使混凝土的和易性变差，虽然掺入粉煤灰可以弥补上述缺陷，但成本也会相应提高，经济上不合理；若细度模数太小，则小于0.075mm 的细粉过多，需水量增大，混凝土强度降低，水泥用量增加。石粉含量也是影响坍落度的重要指标，石粉含量太低（小于5%）时，混凝土的和易性、沁水性较差，当石粉含量控制在6%9%时，对混凝土的强度的影响不是很大，和易性也很好。按机制砂的特点进行混凝土配比设计，通过合理利用机制砂中的石粉，调整机制砂的砂率，可以配制出和易性很好、适合泵送的机制砂混凝土。 2.2机制砂混凝土的力学性能
混凝土的力学性能指标包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗弯强度、弹性模量、粘结强度、疲劳强度、收缩徐变特性等。针对这些指标进行深入研究的还比较少。但是，对于抗压强度、弹性模量这2个主要指标，国内外却积累了较丰富的实验资料。一般机制砂筛余0.300mm以下所占比例较小，仅有10%左右。相关混凝土泵送施工技术规程中指明，泵送混凝土细骨料通过0.300mm 筛孔的筛余不应小于15%.天然细砂的粒径主要集中在0.3mm以下，细度模数一般在1.5左右。天然细砂细度模数低，若单独配制混凝土，会由于收缩大引起混凝土开裂，但是可以利用天然细砂粒径主要集中在0.3mm以下的特点，与机制砂复合组成人工混合砂，从而使配置的混凝土获得良好的施工性能。 通常用40%的天然细砂与60%的机制砂混合作为细骨料使用，可以取得良好的效果。文献<9>对特细砂、混合砂、机制砂混凝土进行了实验对比，其复合砂中特细砂和机制砂的比例为4B6，机制砂母岩为石灰岩。3为文献<10>的实验结果。由于机制砂一般采用硬质岩石破碎，机制砂比天然砂的抗压强度更高。所以机制砂混凝土与天然砂混凝土相比，各项力学性能指标不低，甚至更高。当然， 2.3 的水化，并与C3A 增 抗硫3 C25 标均符合规范要求，工程应用效果良好。在铁路桥梁中，株六线南山河特大桥C55高性能混凝土成功应用机制砂配制。 玉蒙铁路第五标段，在混凝土结构物中就全部使用了机制砂。在施工之初，由于对机制砂的应用在理论上没有依据可循，从而与自然砂等同使用，造成混凝土质量下滑，特别是表面质量不能满足要求。 随着施工的进展和试验室工作的加强，混凝土质量有所提高。现在该标段的特大桥、大桥、涵洞、隧道工程等混凝土外观和抗压强度都能满足工程的质量要求。特别在工程造价方面，由于自然砂的当地价格是机制砂的3倍多，所以采用机制砂。 4机制砂混凝土应用需进一步研究的问题 机制砂在我国混凝土结构工程实践中的应用还处于起步阶段，为了推广机制砂在混凝土特别是桥梁工程中高性能混凝土中的应用，还应开展深入、广泛的研究。研究重点应包含以下几个方面。 4.1机制砂颗粒形状、颗粒级配的研究
机制砂混凝土配合比设计及其性能分 析 熊康平 从20 世纪90 年代初期到末期，机制砂混凝土的研究工作主要针对低等级普通混凝土开展，对高等级特种混凝土的研究很少。近几年一些科研工作者在机制砂高性能混凝土研究方面做了一些研究工作，但试验室内研究居多，对工程试验研究较少；宏观研究居多，微观分析较少；机制砂与河砂混合配制高性能混凝土居多，单用机制砂配制较少，尤其是对桥梁高标号梁板砼，目前尚未见到单用机制砂配制混凝土的报道；对强度、工作性、抗渗性等性能的研究较多，对机制砂混凝土收缩、碳化、钢筋锈蚀等性能的研究较少。 本实验针对人工砂的特点，将黄氏致密级配混凝土配合比设计思想应用到人工砂混凝土中去，克服人工砂粗糙度大、含粉量高、级配不良等缺点，配制出高性能混凝土，应用到工程实际，提出人工砂在高性能混凝土中应用的技术指标和应用建议。 1 准备工作 (1)掌握设计图纸对水泥混凝土结构的要求，重点是各种强度和耐久性要求、构件截面的尺寸、钢筋布置的疏密等，以便合理采用水泥品种及石子的粒径； (2)了解施工工艺，如输送、浇筑的措施、使用机械化的程度等，便于选用外加剂及其掺量；
(3)了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力，以便确定备用配合比。 2 选择材料 2.1 粗集料 优先选择强度高、密度大、针片状少、含泥量小、级配良好的粗集料级配是集料的一项重要的技术指标,对混凝土的和易性及强度有着很大的影响，掺配时要在符合级配要求的范围内，尽可能在二种或三种掺配方案中，选取其中体积密度较大者使用。 2.2细集料 砂对混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大，要选取级配良好的机制砂，机制砂过粗容易引起离析且保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。 2.3水泥 应根据工程特点或所处环境条件选取水泥优先选取质量稳定,强度波动小的水泥，对未用过的水泥品种或水泥厂家要进行认真调研。 设粉煤灰取代砂的最大单位重比例为α: 收集水泥、骨材与掺料的物化性质，以供配比计算参考时使用。并求出最小空隙(最大单位重)，最小空隙的原理，基本上是探讨颗粒材料最大堆积密度即最佳条件下的空隙，其推演方法如下:利用四分法取样将砂和粉煤灰混合, 以粉煤灰取代砂子的方式，求出混合料的最大单位重，即是粉煤灰取代砂子和石屑的最佳比例。固定砂和粉煤灰的最佳比例，重复上述步骤，找出砂子与粉煤灰及混合粗骨材的最大单位重比例，这就是HPC骨材组成的最佳
ICS91.100.30 Q 13 DB45 广西壮族自治区地方标准 DB 45/T XXXXX—2017 混凝土用机制砂技术规范 Technical specification of manufactured-sand for concrete 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 （征求意见稿） 2017年6月26日 2017-XX-XX发布2017-XX-XX实施
目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 基本规定 (2) 5 机制砂的技术要求 (2) 5.1 规格、类别与用途 (2) 5.2 技术指标 (3) 6 机制砂的生产 (4) 6.1 生产准备 (4) 6.2 母岩 (4) 6.3 生产设备选型 (5) 6.4 生产控制 (5) 7 机制砂的检验 (5) 7.1 检验分类 (5) 7.2 检验规则 (5) 7.3 检验方法 (6) 8 机制砂混凝土的配合比设计 (6) 8.1 一般规定 (6) 8.2 配合比设计 (6) 9 机制砂混凝土的施工及验收 (7) 9.1 一般规定 (7) 9.2 拌制 (7) 9.3 运输 (8) 9.4 浇筑 (8) 9.5 养护 (9) 9.6 质量验收 (9) 附录A（规范性附录）型式检验 (10)
前言 本标准按照GB/T 1.1－2009给出的规则起草。 本标准由广西壮族自治区交通运输厅提出。 本标准由广西交通运输标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：广西路桥工程集团有限公司、广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西交通规划勘察设计研究院有限公司、广西交通科学研究院有限公司、广西新恒通高速公路有限公司。 本标准主要起草人：韩玉、王建军、梅世龙、周文、庞博新、李彩霞、付宇文、罗岩枫、何涌、蒋正武、冯智、冯春萌、罗吉智、陈光辉、蓝日彦、钱海洋、胡文学、林增海、苏萍、谭华、黄文秋、张坤球、蒙立和、秦大燕、林峰、青志刚、邓家喜、谭海晖、赵月青、姚青云。
浅谈机制砂在混凝土中应用 摘要：目前最大宗的建筑材料是混凝土，它的主要原材料之一是砂，包括天然砂和机制砂。由于自然资源的限制，机制砂应运而生，它的出现解决了混凝土行业中砂石紧缺的局面。随着土木建设的日趋发展和完善，天然砂日益紧缺，我们应重新审视集料对混凝土性能的影响。本文论述了机制砂的材料特性，分析了我国机制砂的生产与应用现状，并提出了机制砂在混凝土中应用应考虑一些问题。 关键字：机制砂混凝土应用 abstract: at present, the largest building materials is the concrete, and it is one of the main raw materials sand, including natural sand and mechanism of the sand. due to the limited natural resources, mechanism sand arises at the historic moment, which appears to solve the shortage of concrete field sand of the situation. along with the development of civil construction and perfect increasingly, natural sand increasingly shortage, we should review aggregate of concrete performance impact. this paper discusses the mechanism of sand material properties, the analysis of our mechanism of production and application status of sand, and put forward the mechanism of concrete application in sand should consider some problems.