浅谈机制砂亚甲蓝值对混凝土工作性能及强度的影响

　　混凝土是目前最大宗的建筑材料，随国家基本的建设的全力发展，混凝土用砂需求量也极其惊人。相比机制砂而言天然砂属于一种地方性资源，且分布极不均，短期内不可再生，也不宜长途运输。机制砂的使用很好的弥补了天然砂短缺带来的不利影响。

　　宣鹤高速公路位于湖北省恩施州，越分水岭隧道跨鹤峰、宣恩两县，总长55公里，该项目具有“两高”特点，号称湖北省真正的“天路工程”：一是自然海拔高，线位最高点分水岭特长隧道进口海拔1229米，是湖北省海拔最高的高速公路；二是政治海拔高，这条高速公路关系到湖北省“县县通”高速和精准脱贫大局，是连接湖北省目前唯一不通高速公路的鹤峰县的一条快速通道。该项目位于湖北武陵山区，桥隧比高，混凝土方量约56万m3。

　　宣鹤项目所在地恩施州为天然砂资源匮乏区，从2002年该地区天然砂已经枯竭，无砂可用，若从外地购进，则鄂西山区交通不便，运输成本极高。而在该地区石灰岩资源丰富，同时标段内挖填不平衡，结余大量隧道洞渣，隧道弃渣大量堆放，占用土地，同时破坏生态环境。利用隧道弃渣或就近采石加工成机制砂即可解决砂短缺问题，又可保护生态环境、大幅节省本金，所以机制砂在本程建设中的地位越显重要。

　　目前，机制砂的应用在不少地区处于起步阶段。相关从业者对机制砂的了解还不充分，一是不接受石粉，大部分人存在“机制砂质量远不如天然砂的”的误解，有的地区唯恐机制砂对工程质量有不利影响，明确下文禁止使用机制砂或限制机制砂的应用场景范围。机制砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分（部分厂家经水洗或风选）制成的，粒径在4.75mm以下的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。石粉是指机制砂中粒径小于75μm的颗粒且其矿物组成和化学成分与被加工母岩完全相同。而泥粉是机制砂在粒径小于75μm的非石粉颗粒含量，大多数来源于夹层粘土和表层覆土。粉料为机制砂中石粉和泥粉的统称。

　　随着近几年机制砂的大量使用，许多研究人员认为机制砂中石粉含量有利于混凝土各方面性能的提升，大多数表现在以下几方面:

　　（1）级配效应：在水灰比较大的中低强度混凝土中，粉料可以轻松又有效的补充混凝土中粉体材料的含量，弥补水泥用量少、机制砂混凝土和易性差、易泌水的不足。同时对于级配较差的机制砂，粉料能够更好的起到完善级配的作用，减少机制砂颗粒间的缝隙，排出其中的水分，使混凝土拌合物中自由水增加从而增加浆体的流动性，同时也有效的提升拌合物的密实度。

　　（2）润滑效应：粉料增加了混凝土拌合物中的浆体含量，很好的弥补机制砂表面粗糙、粒形尖锐及棱角多的特点，克服机制砂外形不良的影响，有效的减少机制砂与碎石间的摩擦力，改善拌合物的工作性能。

　　（3）填充效应：粉料微粒可有效的增加水泥混凝土的密实度，增加抗渗性能，降低变形性能。

　　同时太高的粉料含量会增加固体物的总体比表面积，增加混凝土的单位用水量。水灰比一定时，固体物总体比表面积的增加会使混凝土工作性能降低，达到相同的坍落度会增加混凝土对减水剂的需求量。粉料中粘土颗粒更会对混凝土的工作性能带来很大的不利影响。亚甲蓝值（MB值）是确定机制砂中粉料（膨胀性粘土）含量的指标，在机制砂检测中，是反映机制砂中小于75μm的颗粒是石粉还是泥粉的主要指标。

　　本次试验利用同一个基准配合比，除使用粉料含量接近，但MB值不同的机制砂外其余均使用同一批次原材料进行混凝土拌合物性能及抗压强度试验检测，进而研究MB值对混凝土工作性能及抗压强度等相关性能的影响。

　　本次试验选用C30泵送混凝土配合比进行有关的试配及性能检验测试，基准配合比设计参数为：水泥363kg/m3、粉煤灰49kg/m3、机制砂825kg/m3、碎石1008kg/m3、水165kg/m3、减水剂4.12kg/m3，设计坍落度140～180mm，原材料信息如下：

　　除3#、4#机制砂亚甲蓝值外，其余原材料均满足《公路桥涵实施工程技术规范》（JTG/TF50-2011）有关技术要求。机制砂细度模数为3.6，粉料含量与MB值检测结果如下表：

　　使用上述原材料分别试拌25L混凝土，并分别进行混凝土拌合物坍落度及7d、28d抗压强度检测，检测结果如下表所示：

　　总结上述数据我们得知，在机制砂粉料接近的情况下，亚甲蓝值越大，混凝土拌合物工作性能越差，当亚甲蓝值超过一定值时混凝土拌合物工作性能急剧下降由原来的流动性变为塑性。而在工地施工现场往往存在为达到拌合物施工性能而随意加水的情况，改变混凝土水灰比而为工程实体质量埋下隐患。

　　在抗住压力的强度方面，混凝土7d抗压强度值也随MB值的增大而降低，这与粉料颗粒中的泥粉颗粒阻碍水泥水化，降低水泥石强度，同时妨碍水泥与集料的粘结，明显降低早期强度有关。而28d抗住压力的强度影响不明显，这与粘土有类似粉煤灰的微集料填充效应有关。同时查阅有关文献表明：“泥粉含量对不同强度的混凝土强度的影响是不同的，对低标号混凝土强度影响不大，而对高标号混凝土强度影响较大，随粘土含量的增加，C30混凝土抗住压力的强度降低不明显，而对C60混凝土抗住压力的强度降低16%。”很好的印证了本次试验结果。

　　通过本次试验、大量的工地现场实体回弹检验测试的数据、日常机制砂检验测试的数据以及对机制砂厂塘口考察发现，恩施地区属鄂西山区，喀斯特地貌，山体岩溶发育强烈，地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀，形成大量裂隙，后因地表土进入多形成夹泥裂缝，且裂缝周边岩石强度受风化影响强度变低。

　　母岩中的粘土夹层是机制砂带入泥块和提高MB值的最大元凶之一，粉料含量稳定的情况下，粘土颗粒含量不稳定，致使机制砂亚甲蓝值多变。由于粘土颗粒较大的吸水率及较大孔隙率大量致使大量的外加剂被粘土颗粒吸附，降低了混凝土的工作性能进而对强度造成不利影响。因此严控母岩的含泥量，是保证机制砂质量稳定的关键。在机制砂生产的全部过程中要注意一下几点：

　　（1）开采矿山前应清除表明的植被、泥土等覆盖物，同时在存料场设置炮头机对表皮存在风化的岩石进行剔除，保证母岩质量。

　　（4）石料开采后最好经过一定的时间堆放，在堆放的过程中附着在母岩上的粘土经过干燥和雨水冲刷能明显的松散脱落，减少母岩的含泥量。

　　同时在实际工程中，若发现机制砂MB值太大，致使混凝土拌合物工作性能直线下降时，可采取适当提高外加剂掺量的方法，即将原混凝土外加剂的计算量基数由原来的胶凝材料用量变为机制砂中的粉料量加胶凝材料用量，通过适当的提高外加剂的掺量来改善混凝土的工作性能，减少随意加水改变混凝土水灰比而给工程实体质量带来的隐患。同时还可通过改变外加剂配方，适当调整小料成分来改善外加剂的适应性以减少MB值变化对混凝土性能造成的不利影响。返回搜狐，查看更加多