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黎明重工科技

水泥混凝土机制砂的级配标准

时间:2020-03-31 16:00来源:http://www.lmzk.org/hangyedongtai/685.html作者:admin 点击:次数

国内外关于机制砂在混凝土中的应用研究较多,我国国家标准GB/T14684—2001《建筑用砂》和建工行业标准JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》规定了砂的级配标准和石粉含量限值,其中对机制砂的级配要求与天然砂的相同,但由于机制砂颗粒表面粗糙,棱角性较多,级配不良,同时机制砂生产中往往会存在10%~20%的石粉,因此按照天然砂的级配要求来控制机制砂的级配,往往配制不出工作性良好的机制砂混凝土,拌合物易出现离析、泌水现象,或者配制混凝土的胶凝材料用量较天然砂混凝土增加。另外,为了满足标准规定的石粉含量要求,机制砂中过量的石粉必须通过水洗或风选去除,这不仅增加了机制砂的生产工序,降低机制砂的产量,提高了机制砂的生产成本,浪费了宝贵的矿产资源和水资源,同时石粉副产品的大量堆积,又引起了二次污染。这些都大大制约了机制砂在混凝土中的推广应用。所以,提出一个使用范围较广,能够符合机制砂生产特点和满足混凝土性能要求的机制砂的级配标准势在必行。

根据表1国外不同国家和地区的机制砂级配数据,4个标准中4.75、2.36、0.3、0.15mm筛孔范围差别较大,且每档机制砂范围较宽。其中美国ICAR和澳大利亚标准中2.36、4.75mm筛孔累计筛余范围上限较宽,必然造成生产的机制砂4.75、2.36mm颗粒部分增多,机制砂细度模数偏大。另外,美国ICAR和澳大利亚标准0.3、0.15mm累计筛余范围较宽,且累计筛余下限较美国ASTM-C33和日本标准偏小,必然导致机制砂生产中细颗粒偏多,使机制砂的细度模数偏小。整体而言,依照美国ICAR和澳大利亚标准生产的机制砂细度模数范围变化范围较大,机制砂级配范围变化也较大,有利于机制砂的工程应用。美国和日本标准4.75、2.36mm筛孔对机制砂的限制较严,特别是4.75mm以上部分较少,既不利于机制砂的生产,更不利于机制砂的工程应用。

我国I区砂细度模数基本在2.8以上,而II区砂细度模数基本在3.2以下。对于I区和II区砂,除0.6mm筛孔累计筛余范围无重叠区域外,其他筛孔的累计筛余除I区砂上限少些区域和II区砂下限少些区域外,中间大部分区域重叠。所以0.6mm筛孔是机制砂级配的关键筛孔,0.6mm筛孔的累计筛余范围界定了机制砂的分区。

对比表1、2国内外机制砂的级配状况,国外机制砂级配标准与我国机制砂级配标准有一定的差异。对于国外机制砂级配,美国ASTM-C33标准和日本的标准与我国标准的II区砂的级配范围比较接近,而美国ICAR建议级配和澳大利亚的级配区域则包括了我国I区和II区机制砂的级配范围,且ICAR和澳大利亚标准对0.075mm和石粉含量的界限较宽,而我国国家及行业标准和各地方标准对机制砂中石粉含量限值要求较严,最高不超过10%。

实际生产的机制砂石粉含量一般较高(约为10%~20%),0.075mm筛余部分也较多,我国规范对0.15mm筛孔以下部分的要求范围过窄从一定程度上限制了机制砂石粉含量限值的放宽以及机制砂的大规模推广应用。适当放宽0.15mm筛孔以下颗粒范围,既符合机制砂的实际生产,也降低了机制砂的生产成本,同时减少了污染。并且,机制砂中高石粉含量能够充当粉体弥补浆体数量的不足,改善混凝土的和易性并降低水泥用量。因此,根据所配制混凝土强度等级(性能要求)和0.6mm筛孔的累计筛余对机制砂级配进行划分是否合理,0.15mm筛孔以下部分以及石粉含量是否能在国家标准的基础上进一步放宽,仍需进一步探讨。

通过调研湖北沪蓉西高速公路沿线及湖南、福建、内蒙等地的69种不同产地和生产工艺的机制砂的级配状况,实际生产的机制砂均比较粗,级配大部分集中在I区、II区范围内,通过对0.075~4.75mm筛孔中每一级筛孔的累计筛余和分计筛余与细度模数的关系进行拟合计算,最终确定了一个理论上比较合适的级配。

根据确定的机制砂I区和II区的级配范围,以级配区域的上下限为界,划分为8条曲线组成的7个区域,S2是机制砂中的较粗部分,S9是机制砂中的最细部分,对级配区域适当外延,将最粗部分的细集料组成向粗的趋势进行调整得到S1,将最细部分的细集料向细的趋势进行调整得到S10,由此界定了10条级配曲线组成的9个区域,0.075~4.75mm各级筛孔的累计筛余由大变小,机制砂逐渐变细。

使用石粉含量超过现行国标限值、级配不符合规范级配区要求的机制砂,仍然可以配制出工作性优良的机制砂混凝土。根据机制砂的实际生产状况和国外机制砂级配划分标准,基于机制砂级配对不同强度等级机制砂混凝土的工作性影响试验结果,提出了一个适合我国机制砂生产的全级配标准,如表9所示。该级配标准对现行规范中2.36、1.18、0.3、0.15mm筛孔的累计筛余适当放宽,并新增了0.075mm筛孔的累计筛余控制值,有利于拓宽机制砂的级配和高石粉机制砂的利用。

从混凝土工作性考虑,机制砂的适宜细度模数范围为1.91~3.59。其中,用于配制C30及以下低强度混凝土的机制砂适宜细度模数范围为1.91~3.02,石粉含量限值20%;用于配制C35~C55中等强度混凝土的机制砂适宜细度模数范围为2.08~3.30,石粉含量限值15%;用于配制C60及以上高强混凝土机制砂细度模数范围为2.76~3.59,石粉含量限值10%。

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