机制砂混凝土配制与施工质量控制

1机制砂混凝土配制与施工质量控制王稷良博士/研究员交通运输部公路科学研究院价忌惩衫呆佯农装种勺脐顾侠香粥榜纷掀拂菠谜渝溃停狗芬项沼框疏锁渴机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制2目录•机制砂的定义•机制砂的应用背景•机制砂的特性•石粉的作用•机制砂的质量要求•机制砂的制备技术•机制砂混凝土的配制技术•机制砂混凝土的施工控制技术狱声回驻馁场酉辩晴落猛趁晒袄杭秸匪沂快洼函氨网甚氧氟逻智雍唬寝未机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制3（一）机制砂的定义机制砂：由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩的颗粒。其中的75μm以下颗粒划入石粉范围。•天然砂：包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂；•混合砂：由机制砂和天然砂混合制成的砂；•人工砂：经除土处理的机制砂和混合砂的统称。貉咽韶娟邦驴脉射全拿磁逞檬篇拟操宽远创苟牌蛰港贮勺牢登丑谰沾焙壕机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制4（一）机制砂的定义•山砂：主要是云贵等地的特殊叫法，也可指自然山砂；•石屑：采石场在加工碎石的过程中产生的副产物；•破碎砂、规范砂、人工砂俗称。机制砂的几个过渡性名称务蛰捌热液雁滤简米蛮恢曼蹋须亥饭第恿私址筑润悄傈皑烫锌背傈正琼俄机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制5（二）机制砂应用的背景•随着国家对基础设施投资力度的加大，混凝土及砂的用量急剧增加。•河砂的掠夺性开采致使河床发生变化，对周围环境产生不良影响，目前部分河流已禁止开采河砂。•部分地区石多砂少，河砂资源匮乏。•2002年国标《建筑用砂》首次增加了机制砂作为建筑用砂的新品种。仓起泣凡鹊旨兆坷蕊喜芥马轻浙魁莎秧小兄坤右沿惧猴秦块包美磋呼蔽雄机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制6（二）机制砂应用的背景•机制砂在水利水电工程应用比较多，其制砂工艺先进，质量稳定。•在云贵等溶岩地区缺乏天然砂资源，机制砂在混凝土工程中已经得到了普遍的应用。•在交通行业，机制砂已应用于一般性混凝土工程，但在重点工程，特别是在重大桥梁工程中对是否使用机制砂还存在一些疑虑。机制砂混凝土应用现状琼颅纹牛凌混玉吗联店润雕酵鹰佳扒偷霸韩膊擦焦肃凉既馒舰扳授薪耐迢机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制7（二）机制砂应用的背景•工程技术人员对机制砂混凝土的性能缺乏认识。•没有形成专门的机制砂混凝土配制技术。•机制砂行业生产技术水平低下，机制砂质量良莠不齐。•对石粉在机制砂混凝土中的作用研究不够，石粉含量争议过大。机制砂应用推广的阻碍昔尺仰蔷柄谈朋遁臂汪钵层妇疫艰守缮渺乳榔循悠奸峨涟呼惋厌忻乱摈盎机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制8（三）机制砂的特性机制砂河砂矿物组成石灰岩、石英岩、花岗岩等一般为α-石英坚固性好好颗粒形状具有棱角、形状不规则，含有不少针片状颗粒粒形较圆或较方，棱角少颗粒表面较粗糙（粗糙度17～21S），表面吸水率高较光滑，吸水率低（粗糙度14～15S）细度模数一般为中粗砂(2.9~3.6)一般为中砂(2.3~3.0)级配级配不良，2.36mm以上及0.15mm以下颗粒较多，而1.18～0.3mm颗粒较少级配较好，各粒径范围分布较均匀粉体含量(＜0.075mm)粉体为石粉,未经处理机制砂石粉含量约为15%,国标限定为10%，桥规5%、7%、10%。粉体为泥粉，国标限定为1%，3%，5%滑色棵备嘎谗愤可定巩藐译琼椎剪诀促床单困矗四削冒证葵蓑舷猴胖宽湛机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制9（三）机制砂的特性机制砂的颗粒形貌赚县糯华石碧澄稗柬汉钠垢雄战酿式陈哭傣设秃挥芽篱畜鹤凄胸栽霄积穷机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制10（三）机制砂的特性01020304050607080901004.752.361.180.60.30.15筛孔尺寸/mm累计筛余/%天然砂机制砂A机制砂B机制砂C机制砂D机制砂的级配娩挎绰徘废姆粹劳赴密签纹烹巫淬描送爆者释攫骏蹲么稻爽您古筑肪鳃煌机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制1105101520253035404.752.361.180.60.30.15筛孔尺寸(mm)分计筛余(%)级配中值（三）机制砂的特性机制砂的级配伴欺苫耪芒绘题果辉领奥轰罐耳侣仪砌迸膀岂檄上讼撕头哎奈逻娘傀地抄机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制12（三）机制砂的特性石粉机制砂中的石粉理化特性指岩石破碎过程中，形成的颗粒小于0.075mm的粉末。其吸水率低，液塑限指数低。泥粉指黏土矿物的粉末。其吸水率高，液塑限指数高。刁冯蜀丈渍濒惕辩煮付巾缨侣也谜坛毕眷减若回谗抡砧羡备框峡撰浇足帐机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制13（三）机制砂的特性机制砂中石粉与天然砂中的泥粉成分不同，粒度分布不同，不包含粘土、页岩、有机物等有害成分，在使用中所起的作用不同。机制砂中的石粉含量一般都超过10%，这个含量对大多数混凝土不会产生有害的影响。而天然砂中的泥对混凝土是有害的，粘土矿物由于其颗粒极细、疏松多孔的特性和它们的表面活性，一般会增加混凝土的拌和用水量，从而牵连混凝土的强度、耐久性和体积稳定性。机制砂中的石粉理化特性绎叶婪力痪甄吸弱阔莉磐邪蹋殉羌釉售曹啼驹伏支栅掐纳芋涧耘扁哪栏谬机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制14（三）机制砂的特性石粉颗粒呈块状，稍具棱角，接近水泥或矿渣。粉磨后部分棱角被磨掉，轮廓变得稍圆。石粉的细度与水泥接近，远小于粘土的比表面积。机制砂中的石粉理化特性石粉粉煤灰水泥滥钞渣封务苏腻惯骂水愧肛锑娶伏跌谬收杖骋钩迪苛蛹埋载评桥堆粮坎藐机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制15（三）机制砂的特性机制砂石粉中可能混有一定数量的泥土成分。GB/T14684-2001《建筑用砂》规定了测机制砂石粉含量必须先进行亚甲蓝MB值的检验，以检验小于75μm的颗粒是以石粉为主还是以泥土为主。机制砂的MB值与砂中含泥量成线性正比关系，而与石粉含量关系不大；同时，含泥量一定时，机制砂的MB值与其所含泥粉的液限成正比。机制砂中的石粉理化特性嚏骋策踏童源鱼嘎辖爬苍井篮可纂顶塘诬郝鸽掉讶聊奶姬搂莎捅盔挫患摈机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制16（三）机制砂的特性00.20.40.60.811.21.4石英岩片麻岩玄武岩花岗岩石灰岩大理岩MB值y=0.012x+0.269R2=0.973600.20.40.60.811.21.4048121620石粉含量(%)MB值机制砂中泥粉及石粉对MB值的影响岩性对MB值的影响石粉含量对MB值的影响醉迷照呈宠钒铁踏硒戴咯涝荣毫谷酿痒乐愈溺住罪终律抚绷番碰六绽肩愤机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制17（三）机制砂的特性泥粉对MB值的影响y=0.6946x+0.3589R2=0.9992y=0.3589x+0.3589R2=0.9996y=0.1089x+0.3375R2=0.99601234501234567石粉含量(%)MB值泥粉含量(%)机制砂中泥粉及石粉对MB值的影响y=3.7778x-0.6778R2=0.99740.00.20.40.60.81.01.21.41.625%35%45%55%Liquidlimit:WL/%whensiltcontent=1%,MBy=0.0012x-3.4608R2=0.99210%2%4%6%8%10%12%25%35%45%55%Liquidlimit:WL/%SiltcontentwhenMB=1.4/%沽诫女俄烂漳从铅碉幢勘输啃跌辈练芯哨灌缨缘枕钒絮津吠龋户速溃岸隙机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制18（三）机制砂的特性•机制砂的堆积密度和振实密度均随着石粉含量的增加而逐渐升高，对于级配较差的机制砂，石粉能明显地增加混合物的密实度。•机制砂生产过程去除的“石粉”中，有一部分颗粒大于75μm，特别是用螺旋洗砂机洗去的石粉中，大于75μm颗粒达一半以上，不仅破坏了机制砂的自然级配，而且浪费资源，污染环境。机制砂中的石粉理化特性糟脐札淹榨喊柜哦潭前作汝敝折候侧零油牵桌变胖潍杨脖诫哨郭酬土渤阀机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制19（三）机制砂的特性y=-0.0002x2+0.0109x+1.5183R2=0.9841.51.521.541.561.581.61.621.641.66010203040石粉含量(%)堆积密度((×103kg/m3))y=0.0082x2-0.3845x+43.35R2=0.984383940414243010203040石粉含量(%)空隙率(%)石粉含量对机制砂堆积效果的影响渍逃支舌苟岛沥镑酮譬殴鳖满宽惠伙奶票拷隐呸湃名忙晤鳃瑟沛契病隧控机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制20（四）机制砂对混凝土性能的影响•石粉含量对混凝土工作性的影响y=-0.422x2+10.883x+114.72R2=0.94468010012014016018020005101520石粉含量(%)坍落度(mm)y=-0.1463x2+1.5656x+212.85R2=0.7195180190200210220230051015石粉含量(%)坍落度(mm)y=-0.6451x2+3.9511x+224.86R2=0.99361902002102202302400246810石粉含量(%)坍落度(mm)C30C60C80石粉含量对混凝土坍落度的影响占妄嘛派拐启腾叫驴碧绷溉诊认桂煎蝴贸秆趋槐抬戚谤普坡矽曝晨曹袱菲机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制21•石粉含量对混凝土力学性能的影响石粉含量对混凝土抗压强度的影响y=-0.02x2+0.542x+34.003R2=0.8577y=-0.0206x2+0.5621x+22.976R2=0.864318232833384305101520石粉含量(%)抗压强度(MPa)y=-0.0497x2+1.0712x+66.421R2=0.6778y=-0.0328x2+0.9044x+53.37R2=0.79814550556065707580051015石粉含量(%)抗压强度(MPa)y=0.0222x2-0.7378x+53.295R2=0.9732y=-0.0648x2-0.283x+100.05R2=0.946304050607080901000246810石粉含量(%)抗压强度(MPa)C30C60C80（四）机制砂对混凝土性能的影响诡设喘基同恶森壹嗅锗见志丽呆满坦准绣赘焉黑容吴蛀妈杏骋臣铱敬捌秒机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制22•石粉含量对混凝土体积变形性能的影响200250300350400035710石粉含量(%)时间(min)石粉含量对新拌混凝土塑性开裂的影响100120140160180200220035710石粉含量(%)单位面积裂缝数量(条)400600800100012001400单位面积总裂开面积(mm2)裂缝数量开裂面积（四）机制砂对混凝土性能的影响厉泳籍徽倚棱骄沏织菱当端赣亦咱荔殿桂熊示鹿素辞赵屋候株煞稳撮痕啥机制砂混凝土配制与施工质量控制机制砂混凝土配制与施工质量控制0100200300400500600050100150200龄期(d)干缩率(×10-6)H1-0%H2-3%H3-5%H4-7%H5-10%H6-15%C60混凝土的干燥收缩石灰岩石粉对硬化混凝土体积稳定性的影响01002003004005006000%3%5%7%10%15%137286090180骋埔斥泳毛贵弥巾蔷怨驹粤俘称鹏别人秘讶搂硒攫砰尾臣尔棠以鹊姜任馅机制砂混凝土配制与施工质量控制机