混凝土中机制砂检测与影响分析
时间：2023-03-04 19:45:03 来源：千叶帆 本文已影响人
敖得策
材料是目前工程项目的重点改造对象，随着我国基础性施工建筑的数量增多、规模扩大，建筑用材消耗率也在不断增加，因此节能环保型建筑材料得到了广泛重视。机制砂是一种能够充分取代自然砂的人造建筑材料，目前在建筑混凝土中得到了广泛应用，优势明显。现代工程设施对质量的要求不断提高，混凝土施工是工程施工的关键一环，如何提高其施工质量是施工单位需要认真考虑的问题。基于此，本文对混凝土中机制砂检测与影响展开分析，提出科学合理的技术改造方案。
机制砂主要指使用制砂机仪器等其他辅助设备加工制成的一种砂子，成品十分规则，另外也被称作人工砂或者细骨料。在具体加工阶段，能够结合不同工艺需求进行针对性加工，生成规格、大小不同的砂子，满足施工要求。尤其是对天然砂资源匮乏的地区，机制砂具备明显的优势，具有广阔的发展空间。随着科技水平的不断提高，机制砂的生产线具备自动化程度高、成本低、破碎率高、优产高产、污染小、维护检修便利等优势，能够充分满足建筑砂的应用标准，并且粒度均匀、形状、级配合理。如图1所示。
图1 机制砂
现代建筑主要以砂石骨料为支撑体，为建筑结构的稳定性提供保障，能够避免潜在的结构风险问题。砂石骨料也是建筑设施的主要支撑材料，根据建筑行业相关规范标准制定科学合理的配合比方案，为现场施工作业提供材料保障。基于对安全性与质量性能的考虑，建筑施工需要合理选用相关技术工艺，根据合同指标规定要求，采取有效的优化改良手段。
对机制砂的特性进行分析，主要表现在外观、石粉含量、粗细度、级配等多个方面。目前较为常用的机制砂均采用中粗砂，其细度模数为3～3.7。石粉含量过高必然会影响混凝土的强度，进而使收缩性增加，导致机制砂生产成本增加；
如果石粉含量较高，表明细颗粒较少，级配与标准不符，进而严重影响混凝土的易降性。对机制砂颗粒的外形展开分析，多数粒径＜0.15mm或者＞2.36mm。通常情况下，机制砂的级配需要满足自然砂级配的要求最高值。主要原因在于机制砂多通过机械粉碎、筛分而成，所以其外形主要为三角形或者方距体，表面相对粗糙。虽然颗粒外形对混凝土和易性具有一定的影响，但是有助于建料和水泥粘结。
1. 石粉岩性及含量的影响
通过水洗筛分的方法能够有效去除机制砂中存在的石粉，之后对机制砂中的不同级配中值进行合理调整，使其能够尽量接近自然砂的级配中值。通过这一方法调配形成的混凝土，与河砂相比具有更高的强度。主要原因在于机制砂颗粒的表面较为粗糙，存在一定的棱角，与水泥的粘合性较强，因此有助于提高混凝土的强度。虽然不同石粉岩性对混凝土强度的影响程度有所不同，但是整体上并无较大差异。
本文通过相关数据分析机制砂中石粉含量变化对混凝土性能的影响，具体结果如图1所示。
表1 石粉含量对混凝土性能的影响
图2 石粉含量对混凝土性能的影响
通过上述数据研究可知，随着机制砂石粉含量的增加，混凝土的和易性得到明显改善，坍落度显著提高，同时能够有效避免离析、泌水等不良情况，其中石粉含量约10%时混凝土的性能最佳，而如果其含量多于12%，将会导致用水量增加，进而对混凝土的坍落度造成影响。所以在进行高强度混凝土配制的过程中，需要严格控制机制砂的石粉含量，这也是关键的作业环节。另外，抗压强度是目前评估混凝土性能的一项重要指标，混凝土性能与抗压强度密切相关。合理控制机制砂的石粉含量对于保证混凝土强度具有重要意义。
2. 机制砂颗粒特性的影响
机制砂颗粒特性也是影响混凝土性能的主要因素，具体表现在机制砂形状与级配方面。机制砂的颗粒外形具有一定的特殊性，对混凝土性能的影响主要体现在使用同一母材的条件下，颗粒形状直接影响混凝土的和易性。而骨料特性、自身强度等因素对混凝土的渐变程度与系数有直接影响。因为石粉为机制砂的主要成分，石粉会导致浆体的质量增加，同时其自身砂率较高，导致整体砂浆量增加，使混凝土的徐变度及系数增加。另外，因为机制砂表面较为粗糙，内部的颗粒具有一定的棱角性，因此能够有效制约混凝土本体发生变形。对级配而言，如果所生产机制砂的颗粒大、数量多，粒度分布不均，所配制混凝土在实际应用过程中极易出现泌水、离析等不良情况。
3. 机制砂亚甲蓝（MB）值的影响
机制砂MB值是判断机制砂是否存在膨胀性粘土矿物，同时明确其含量的一项重要指标。对机制砂检测而言，主要是体现＜0.075mm的细颗粒主要是石粉或泥粉的作用。机制砂MB值对混凝土力学性能有直接影响。如果混凝土的整体强度较低，特别是机制砂混凝土存在明显的离析、泌水隐患，混凝土中的自由水极易聚集于粗集料的表面，对混凝土的界面过渡区造成影响，导致混凝土力学性能明显下降。如果机制砂中含有一定的泥粉，也就是MB值呈现升高趋势，有助于改善新拌混凝土的保水性，同时有助于改善自由水在粗集料表面大量聚集的情况，强化了硬化混凝土界面的过渡区性能，同时使路面混凝土的力学性能得到了增强。但是从另一个角度进行分析，如果机制砂中的泥粉含量升高，必然会对水泥水化的正常反应造成影响，直接影响水泥石的强度，同时随着泥粉含量的升高，混凝土内部自由水被泥粉吸附，硬化后生成诸多微小裂纹，对机制砂混凝土的力学性能造成不利影响。
路面机制砂混凝土力学性能受MB值两种作用共同影响，如果MB值较小，MB值的增强效应明显，混凝土力学性能得到强化；
如果MB值较大，泥粉的劣化作用明显，混凝土力学性能降低。两种作用效果对混凝土力学性能产生共同影响，随着MB值的变化，影响程度也有所不同。
通过上述分析可知，机制砂作为一种新型建筑材料，其本身的特性，如岩性、含量、外形以及MB值，均会对混凝土性能产生一定的影响。因此对相关工作人员而言，需要加强研究与分析，全面掌握机制砂的特性以及其对混凝土性能的影响，在这一基础上采取有效的检测与控制措施，为施工的顺利开展提供保障，保证整体施工质量。
1. 加强对细度模数的控制
为了能够保证机制砂细度模数与级配的合理性，需要合理调整最小级振动筛的筛孔尺寸以及洗砂强度。诸多实践研究显示，如果最小级振动筛的筛孔尺寸为3.5mm，所制成的机制砂细度模数约为3.4，因此能够确保其级配满足标准规范要求。
2. 加强对石粉含量的控制
在进行机制砂生产作业时，因为易受到其他因素的影响，因此无法避免会产生部分颗粒约为0.075mm 的石粉，根据相关标准规定，如果颗粒约为0.075mm，需要将其视为泥，同时对砂中含泥量具有较高的要求。
3. 加强对泥块含量的控制
机制砂中泥块含量的控制与检测是质量控制工作的关键，可以从以下几个方面入手：第一，开采矿石的过程中，需要全面清理表面的泥土、植被等杂质；
第二，装卸块石时，需要通过人工作业的方式全部拣出存在的泥土；
第三，利用振动喂料机全面筛除块石中存在的泥土。图3为振动喂料机示意图。
图3 振动喂料机示意图
4. 加强对压碎指标的控制
对于颗粒形状完整性较强的机制砂，通常情况下，其压碎指标保持在20%～25%内，机制砂中针片状含量直接影响压碎指标值，相关研究表明，非专业的机制砂中含有较多针片状，其压碎指标多超过30%，部分甚至更高。
5. 加强对有害物质的控制
有害物质在机制砂中较为常见，因此做好检测与控制工作十分必要，如果机制砂中存在有机物等有害物质，其含量需要与表2标准要求相符。
表2 机制砂中有害物质的规定值
1. 水泥
混凝土材料的选配对建筑结构稳定性有直接影响，因此需要以材料控制为着手点加强对混凝土的控制，为工程项目质量提供保障。针对传统建筑结构存在的一些不足，需要根据相关技术进行优化，这样才能够确保砂石骨料的稳定性。对水泥材料配制工作而言，会导致不同类型的水化反应，砂石骨料出现裂缝，对建筑的安全性造成影响，因此需要加以重视。
2. 砂、石料
对现代混凝土施工建设而言，不但对砂石骨料的改良提出了较高的要求，同时对建筑规划决策具有全新的标准。砂、石料是机制砂的主要元素，整体配合度对混凝土整体性能有直接影响，因此需要加强对混凝土材料的控制，确保材料配合的耐久性。根据目前材料配合方式，砂、石等连续级配控制过程中，碎石的最大粒径需要＜结构截面最小尺寸的1/4，确保砂石骨料的稳定性。
3. 外加剂
外加剂有助于保护建筑结构，根据混凝土材料加强控制，才能保证混凝土施工的质量，确保整体结构布局的合理性，同时有助于提高施工效率。通过强化外加剂的安全性能，能够加强对混凝土施工的保护。外加剂的控制需要从其干缩性入手，选择粉煤灰能够确保结构受到高压影响仍然保持不变，是强化机制砂性能的关键。
综上所述，机制砂作为混凝土的主要材料之一，对于建筑结构具有极强的保障作用。为了实现对整体结构的优化，需要加强对机制砂的控制，做好检测工作，加大研究力度，为混凝土结构提供保障，消除潜在的安全隐患。
