清远市清新区恒基混凝土有限公司，广东清远511800
摘要：本文通过作者多年对混凝土生产技术的总结，对使用不同石粉含量机制砂的泵送混凝土质量进行比较，初步探讨泵送混凝土机制砂石粉含量的适用范围。
关键词：泵送混凝土；机制砂；石粉含量
1机制砂的生产
机制砂是经除土处理、由机械破碎、筛分制砂，粒径小于4.75mm的岩石、矿石尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒。根据石场破碎机器及工艺的不同，刚生产出来未过筛的机制砂一般含有15～25%左右的石粉。石粉是机制砂中小于0.075mm的颗粒。云桂铁路本标段机制砂基本为粗砂，细度模数在3.1～3.6之间。级配中大于2.36mm与小于0.15mm的含量偏多，颗粒级配为两头大中间小，级配多处于Ⅰ区间。颗粒形状均多呈三角体，表面粗糙，拥有较多棱角。
生产石粉含量≤7%大多使用水洗或者干筛的方法。干筛法是直接过筛生产干砂，水洗砂是先水洗再过筛。这两种方法生产出的机制砂，有如下特点：
①干筛法简便，生产出来的砂直接过筛筛掉部分石粉，成本相对水洗砂降低20%～40%；水洗砂清洗过程中耗水耗电，成本相对较高。
②干筛砂由于过筛后，0.15mm以下颗粒相对较少，粗颗粒相对多，细度模数在3.3～3.6之间；水洗砂颗粒级配中大于2.36mm与小于0.15mm的含量偏多，细度模数在3.1～3.4之间。
③干筛砂含水率低，均匀，生产混凝土时质量稳定，波动小；水洗砂含水量大，存放过程中，上下部位，外层及内层含水率极不均匀，生产混凝土时质量不稳定，波动大。
④干筛砂生产速度快，产能高；水洗砂生产效率低，产能低。
⑤干筛砂杂质相对较多，均匀松散，长时间存放不凝团；水洗砂杂质少，但湿石粉会与粗颗粒凝团，存放时间过长会结块。
2规范要求
对机制砂的质量要求中，TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》，机制砂MB值≤1.4，C30以下，石粉含量≤10%，C30～C45，石粉含量≤7%，≥C50石粉含量≤5%；国家标准中GB/T14684-2011《建筑用砂》，机制砂MB值≤1.4或快速法试验合格，石粉含量≤10%，但此指标可根据使用地区和用途，经试验验证，可由供需双方协商确定。
3机制砂石粉含量的泵送混凝土试验
泵送混凝土需有一定的流动性，在管道中的阻力较小，容易通过管道。粘聚性和保水性也要好，在一定泵压下，混凝土不泌水，不离析。下面以坍落度160mm～200mm,C35等级的墩身泵送混凝土为例。
3.1原材料来源
水泥：清远市清新区恒基混凝土有限公司的P.O42.5普通硅酸盐水泥。
粗骨料：清远建材厂5～31.5mm级配碎石，两级配5～16mm、16～31.5mm按4：6的比例掺配成5～31.5mm的连续级配碎石。
细骨料：清远建材厂机制砂。掺合料：粉煤灰。
减水剂：高性能聚羧酸减水剂。
水：地下水。
4.2配合比设计
根据TB/T3275-2011《铁路混凝土》，C30～C35等级混凝土胶材最大用量为400kg/m3，为使混凝土具有足够浆体，C35等级混凝土选用最大胶材用量400kg/m3。为了增加混凝土流动性，减小水化热，加入了25%的粉煤灰作为掺合料。水胶比选为0.40，减水剂掺量为1%。
配合比相同的条件下，采用机制砂生产出来的混凝土与河砂拌制的混凝土比较,机制砂混凝土的和易性相对较差，这是由于机制砂颗粒形状均多呈三角体，表面粗糙，棱角多，使得机制砂混凝土坍落度小，流动性较差，混凝土扩展度很小，粘聚性和保水性也相对较差。与河砂相比，配制相同等级具有相同流动性的混凝土，机制砂混凝土砂率要大3%～7%。砂率小时砂浆量不足，容易泌水及离析，砂率大时，混凝土显得干稠。经试验，同等级混凝土只改变砂率的情况下，随着砂率的增大混凝土坍落度先增大后减少，如表1所示:
表1砂率与坍落度
砂率（%）0.420.430.440.450.460.470.480.49坍落度（mm）155165180190195180165150
砂率由参考表1取值为0.46。配合比如下表2：
表2C35配合比
水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)机制砂(kg/m3)粗骨料(kg/m3)减水剂(kg/m3)水(kg/m3)30010085010004170
在胶材用量最大的基础上，经试验，当把机制砂的石粉全部去掉后拌制混凝土，混凝土浆体与骨料离散，粘聚性差，泌水量大，混凝土可泵性差。当石粉含量不断增加，到达5%以上是，混凝土和易性才有明显的改善，但依然有轻微泌水现象。为了满足现场施工要求及保证混凝土质量，使混凝土可以泵送，机制砂的石粉含量在6.5%~7%时，混凝土质量较好，泌水量小，泵送相对容易。此时混凝土浇筑时需振捣较长时间，使浆体布满表面，混凝土的外观质量不是很稳定。
4.3不同石粉含量试验
以C35混凝土配合比为例，相同的坍落度为基准，当机制砂的石粉含量不断加大时，混凝土拌合物性能及质量变化如下表3
表3C35不同石粉含量的混凝土拌合物性能汇总表
石粉含量出机坍落度（mm）1h后坍落度（mm）1h后拌合物性能6.5%200190和易性好8%200185和易性好9%200180和易性好，浆体饱满10%200180和易性好，浆体饱满11%200170和易性好，浆体饱满12%200160流动性好，浆体轻微离散13%200150流动性较差，干稠
从以上试验汇总表可以看出，胶材用量不变、砂率不变的情况下，随着机制砂的石粉含量增大，混凝土的用水量也变大，强度在不断降低，当石粉含量达到13%时，混凝土强度已经无法保障设计要求。因此，机制砂的石粉含量在12%以内，混凝土强度还可以保障。结合混凝土的和易性，石粉含量越高，石粉吸水越大，坍落度损失也越大，在11%以内时混凝土坍落度损失小于30mm，满足现场施工要求。结合机制砂的生产，当用干筛法生产时，筛子减短，使石粉含量增大，当机制砂石粉含量增大到10%左右时，机制砂细度模数降为3.0～3.2。综合考虑，机制砂的石粉含量在10%左右时，机制砂级配良好，生产方便，混凝土和易性良好，施工方便。由于石粉含量低于5%则混凝土和易性差，不好泵送，因此机制砂石粉含量在5%～11%之间，泵送混凝土泵送方便，且强度有保障，耐久性也可以满足。
5高石粉含量机制砂泵送混凝土质量控制
在使用机制砂的过程中，机制砂的石粉含量大的情况下，要保证混凝土质量，尽可能考虑以下因素：
①选用质量较好的高性能减水剂，减水剂的减水率及保坍性要好，降低混凝土的用水量，保证混凝土的56天强度。
②选用洁净的破碎石块生产机制砂，降低机制砂的含泥量，减小对减水剂的破坏。
③选用母材强度较高的岩石生产碎石及机制砂，提高混凝土骨架作用。
④选用需水量比较小的粉煤灰，同时尽量使用28天强度较高，用水量较低的水泥。
⑤改进设备及破碎工艺，生产级配良好的中砂。
在混凝土拌制过程中发现，由于石粉是细小颗粒，在混凝土中可以发挥出类似粉煤灰的“微集料效应”及“填充效应”，有助于提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度。由此可见，适量的石粉对混凝土是有利的。
6结语
对于C30-C35泵送混凝土，经过试验验证，满足现场混凝土的施工工艺、强度、耐久性及尺寸稳定性等方面要求，结合当地现场生产的原材料质量，试验结果表明，有关标准中机制砂的石粉含量可适当放宽。建议参照GB/T14684-2011《建筑用砂》，机制砂石粉含量根据使用地区和用途，经试验验证，可由供需双方协商确定。在实际工程中，探讨在泵送混凝土中使用石粉含量大于7%的机制砂。
参考文献：
[1]TB/T3275-2011《铁路混凝土》
[2]TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[3]GB/T14684-2011《建筑用砂》
作者简介：罗逸廉，男，1981年08月30日出生，籍贯：广东省广州市，学历：大专，工作简历：自2003年至今一直从事混凝土搅拌站生产技术及管理工作，现任清远市清新区恒基混凝土有限公司总经理。