人工骨料系指天然巖石經(jīng)破碎機破碎的產(chǎn)品。其中小于5mm , 大于0. 16mm 的細(xì)顆粒稱人工砂, 小于0. 16 mm 的微細(xì)粒稱石粉。水電站工程采用的人工砂是經(jīng)破碎機配合振動篩生產(chǎn)的。砂子石粉含量高, 根據(jù)水工混凝土施工規(guī)范(SDJ - 207- 82)要求, 砂子石粉含量控制標(biāo)準(zhǔn)為 6%～ 12% , 而鐵十八局生產(chǎn)的人工砂石粉含量控制指標(biāo)為18%±2%。由于石粉含量高, 超過規(guī)范要求, 在以前的混凝土生產(chǎn)中是少有的。目前又沒有明確的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn), 為了保證混凝土質(zhì)量, 節(jié)約原材料, 降低混凝土造價, 現(xiàn)場試驗人員在混凝土施工中, 對人工砂石粉含量進(jìn)行了抽樣分析試驗。現(xiàn)將試驗結(jié)果及使用情況進(jìn)行粗淺的總結(jié)。

　　2　人工骨料基本性質(zhì)

　　2. 1　粗骨料

　　天然巖石經(jīng)破碎機破碎制成粒徑為 5～ 80 mm 的顆粒, 分為大、中、小三級, 主要采用巖石是白云質(zhì)灰?guī)r及石灰?guī)r。

　　2. 2　細(xì)骨料

　　即人工砂, 主要由白云質(zhì)灰?guī)r及石灰?guī)r制成, 細(xì)度模數(shù)控制指標(biāo)為 2. 8±0. 2, 石粉含量為 18%±2%。主要物理指標(biāo)見表1。

人工骨料主要物理性質(zhì)指標(biāo)表

　　3　人工砂的一些特點

　　從砂子顆粒組成分析表中可看出, 砂中細(xì)顆粒偏少, 平均細(xì)度模數(shù) 2.76, 當(dāng)細(xì)度模數(shù)控制在2. 8左右時, 石粉含量的波動也是比較穩(wěn)定的, 一般在18%。通過對33 組人工砂的回歸分析, 發(fā)現(xiàn)細(xì)度模數(shù)與石粉含量有密切的相關(guān)關(guān)系。也就是說石粉含量的變化是隨細(xì)度模數(shù)的變化而發(fā)生變化, 當(dāng)細(xì)度模數(shù)越小, 石粉含量越高; 當(dāng)細(xì)度模數(shù)越大, 石粉含量越低; 當(dāng)石粉含量小于 17%時, 細(xì)度模數(shù)大于 3;當(dāng)石粉含量大于20%時, 細(xì)度模數(shù)小于2. 8。

　　從砂子顆粒組成分析表可以看出, 當(dāng)砂子石粉含量在 20%左右時, 砂子各粒徑的含量基本在中砂區(qū), 而0.315 mm 以下的顆粒在細(xì)砂區(qū), 這表明人工砂粗顆粒偏多, 細(xì)顆粒偏少, 特別是 0. 63 mm 至0. 315 mm一級的顆粒。粗顆粒表面粗糙, 使混凝土拌和物的和易性變差, 為了改善混凝土拌和物和易性。這需要部分微細(xì)顆粒作為細(xì)小顆粒的補充, 改善混凝土拌和物的和易性, 同時微細(xì)顆?？蓪炷廖⒖灼鹛畛渥饔? 增加混凝土密實性。

　　不同石粉含量的人工砂, 對吸水率有一定的影響, 試驗表明, 當(dāng)石粉含量從 9%增加到 16%時, 吸水率增加1% , 由于混凝土配合比設(shè)計時, 砂子是按飽和面干狀態(tài)計算, 因此吸水率的增加不會影響混凝土用水量的增加。從 11 組人工砂小于 0. 16 mm的顆粒中, 測得大于 0. 08 mm 的顆粒含量占 20% , 小于0. 08mm 的顆粒占80%。從細(xì)度看, 石粉的細(xì)度接近水泥細(xì)度, 因此, 石粉的含量在拌和物中可起到非活性填充材料, 增加水泥漿含量的作用。人工砂石粉比重與人工砂比重基本上相同, 石粉偏大一點,這主要是磨細(xì)的石粉基本上消除了孔隙的影響, 因此大于砂的比重, 這是符合比重變化規(guī)律的, 同時說明石粉在材質(zhì)上是與砂相一致的, 不屬于輕物質(zhì)。

　　4　石粉含量對混凝土的影響

　　4. 1　對混凝土強度的影響

　　試驗采用相同的配合比, 相同的水泥, 砂子細(xì)度模數(shù)基本相同, 砂子石粉含量不同對混凝土強度影響不同, 不同石粉含量對混凝土強度的影響見表 2。

不同石粉含量對混凝土強度的影響表

　　從表中可看出, 當(dāng)石粉含量分別為 8%、16%、25% , 石粉含量 16%時, 坍落度最大, 而強度與8%的相比只降低了 6. 0% , 而石粉含量 8%的, 坍落度只有 3 cm。這主要是由于細(xì)顆粒偏少, 不能包裹粗顆粒, 使粗顆粒之間摩擦阻力增大, 因此降低了混凝土拌和物的和易性。如果要保證坍落度一致, 將增大用水量, 如保持水泥用量不變, 將增大水灰比, 因此石粉含量 8%的混凝土強度將不會高于16%的強度。從機口抽樣檢查抗壓強度1000 多組, 強度合格率在 95%以上, 離差系數(shù)在0. 15以下, 強度保證率在90%以上。詳見混凝土試驗資料統(tǒng)計報表3。從現(xiàn)場抽樣統(tǒng)計結(jié)果, 90 d齡期, 強度增長率達(dá)130%～135%。   

混凝土試驗資料統(tǒng)計報表

　　4. 2　對混凝土抗拉強度的影響

　　從現(xiàn)場抽樣采用劈裂法, 做混凝土抗拉試驗, 試驗結(jié)果表明, 人工砂石粉含量在 15%～20%時對抗拉強度無明顯影響。從試驗結(jié)果分析, 相同齡期的抗拉強度與抗壓強度的比率范圍, 隨水灰比的變化, 各種條件的不同, 有一定的變化, 一般在1／12～ 1／15之間, 在各種條件相同時, 比率主要隨抗壓強度的增高而減小, 人工骨料混凝土抗壓、抗拉強度對比見表4。

    
人工骨料混凝土抗壓、抗拉強度對比表

　　4. 3　對混凝土抗?jié)B性能的影響

　　工程混凝土抗?jié)B能力設(shè)計要求S 6S 4?，F(xiàn)場抽取了齡期為 28 d、 90 d 水灰比試件, 抗?jié)B試驗采用逐級加壓法, 試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求, 全部大于S 6。

　　4. 4　對混凝土拌和物的影響

　　通過兩年時間的使用, 采用人工砂生產(chǎn)混凝土近25萬m³, 當(dāng)石粉含量低于 15%時, 混凝土拌和物和易性較差, 保水性不好, 施工、振搗困難, 就是增加砂率也很難改善混凝土和易性。當(dāng)石粉含量大于15%時, 混凝土拌和物和易性明顯得到改善, 流動性增大, 泌水減小, 容易振搗, 在振搗作用下能夠均勻、密實的填滿模板的角落。這主要是由于石粉的細(xì)度基本與水泥細(xì)度相同, 因此石粉含量的增加, 相當(dāng)于增加了水泥凈漿的數(shù)量, 減少了砂子之間的摩擦, 增加了砂漿的流動性, 改善了砂漿的保水性及混凝土的和易性。

　　過去在國內(nèi)外絕大多數(shù)混凝土施工中, 都將細(xì)骨料中的微細(xì)粒沖掉, 降低了骨料利用率, 增加了工程造價。目前已有很多資料研究表明, 微細(xì)顆粒對混土的各項性能有很大的影響, 對此人們給予了極大的重視, 開展了一系列試驗研究工作, 并在工程實踐中使用, 以尋求人工砂中石粉含量的最佳控制限值范圍, 在保證質(zhì)量的前提下, 改善混凝土的性能, 提高砂子利用率, 降低工程造價。實踐證明人工砂石粉含量在15%到20%之間, 對混凝土拌和物的各項性能有明顯改善作用, 特別是大體積混凝土, 由于溫控要求,將使水泥用量減少到了最低用量, 以及低標(biāo)號貧混凝土, 當(dāng)使用人工砂石粉含量偏小時, 細(xì)度模數(shù)偏大, 離析現(xiàn)象將更為嚴(yán)重, 而砂中含有適當(dāng)?shù)氖蹖⒀a償水泥用量的不足, 提高混凝土拌和物粘聚性減少析水, 增強保水性, 減少砂子與石子摩擦, 增大拌和物流動性, 改善混凝土拌和物和易性。有關(guān)資料及試驗表明, 當(dāng)混凝土使用較大水灰比時, 拌和物和易性差, 而石粉含量在1%～ 20%時,混凝土和易性極較好, 在水工混凝土中, 當(dāng)水灰比大于0. 55時, 混凝土抗?jié)B性能不穩(wěn)定, 但從現(xiàn)場抽樣結(jié)果看, 當(dāng)水灰比在0. 58～ 0. 63時, 混凝土抗?jié)B仍比較穩(wěn)定, 均大于S 6要求, 由此可見, 適當(dāng)石粉含量可填充混凝土的微細(xì)孔隙, 增加混凝土的密實性, 改善混凝土的抗?jié)B性, 有資料表明, 石粉含量不大于20%時, 水灰比小于0. 55?；炷?0 d 齡期抗?jié)B級別可達(dá)S 13以上。

　　本文僅就人工砂石在混凝土生產(chǎn)中對混凝土常規(guī)性能方面的影響分析, 至于對混凝土的特殊性能, 如抗沖、耐磨、抗裂、干縮等方面的問題有待進(jìn)一步的研究分析。