摘要：随着建筑工程建设的不断向前推进，我国的工程施工技术也在随之而不断的提高。特别是近年来混凝土施工技术的广泛应用，其中所包含的一些问题也逐步的暴露出来，砂的级配标准与石粉含量限值便是其中之一。下面本文将结合作者多年的工作实践经验，对水泥混凝土用机制砂的级配进行简单的论述，以供参考。
关键词：机制砂;级配
Abstract: With the building construction has moved forward, Chinas construction technology is also followed and continue to improve. This paper will combine with the work of many years of practical experience, provide a simple discussion of the sand level with cement concrete for reference.
Key words: sand; gradation
中图分类号：TU528.45文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)05-0020-02
0导语
虽然在我国现阶段的水泥混凝土用机制砂的标准和石粉含量做出了明确的规定，但是由于机制砂颗粒具有级配不良、含有少量石粉、表面粗糙等特点，使其在按照规定进行的配置过程中往往出现离析、泌水现象，对水泥混凝土质量产生了不利的影响。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。
1机制砂级配研究现状
1.1国外机制砂级配现状
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。
1.2国内机制砂级配现状
由表2可知，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。
2机制砂级配的提出
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，其级配数据见表3。
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，级配数据见表4、5。
3机制砂的级配变化对混凝土工作性的影响试验
3.1试验原材料及基准配合比
水泥：湖北华新水泥股份有限公水泥，比表面积370m2/kg，3d抗折、抗压强度为5.0、22.4MPa，28d抗折、抗压强度为10.3、50.7MPa。
碎石：5~25mm石灰岩碎石，表观密度为2.702，压碎值为10.8%。
机制砂：水洗石灰岩机制砂，细度模数3.19，石粉含量3.6%，MB值0.25。
减水剂：艾肯聚羧酸高效减水剂，固含量为21%。
混凝土设计为C30、C50和C603个强度等级(试图分别代表C30及以下、C35~C55、C60及以上3个强度等级范围的混凝土)，为了对比不同级配曲线机制砂配制的混凝土拌合物的性能，分别使用表4、5中所列级配机制砂进行试验，测试新拌混凝土拌合物的工作性能。混凝土配合比见表6。
3.2试验结果分析
由表4、7可以看出，经过新拌混凝土拌合物工作性测试，对于I区砂，由于细度模数较大，细度模数为2.64~3.89，石粉含量为0~15%，随着细度模数的降低和石粉含量的增加，配制C60混凝土时，工作性呈现由差变好再变差的趋势;根据C50混凝土的工作性可知，
I区机制砂S5以下级配配制C50混凝土表现良好的工作性。根据上表，用I区机制砂配制C60混凝土，除偏上限级配配制C60混凝土可能出现工作性不良外，大部分级配均能满足配制C60混凝土的要求。对于配制C50混凝土，I区机制砂偏下限部分适当控制砂率和机制砂中石粉含量，容易配制工作性良好的混凝土。
由表5、8容易看出，II区砂由于细度模数明显较I区砂小，石粉含量较高，细度模数为
1.81~3.26，石粉含量为0~20%，随着细度模数的降低和石粉含量的增加，II区砂配制C30混凝土除S10较黏稠外，其他级配均能配制出工作性良好的混凝土。通过用II区砂配制C50混凝土，除S9和S10配制混凝土比较黏稠且坍损严重外，其他级配适当调整机制砂石粉含量和混凝土砂率容易配制工作性良好的混凝土。
根据表7、8I区和II区砂配制不同强度等级的混凝土工作性结果可知，I区砂适合配制C60混凝土，而细度模数在3.30以下，通过掺加适量石粉和提高砂率，I区砂初S1-S4偏上限太粗部分外同样适合配制C50和C30混凝土;而II区砂适合配制各种强度等级的混凝土。
对比表4、5的I、II区机制砂级配可知，细度模数3.30以下的I区砂和细度模数2.45以上的II区砂级配区域0.6mm筛孔累计筛余范围属于邻界区域，而其他筛孔累计筛余范围基本重叠，因此，单纯的把机制砂根据标准对机制砂进行分区就失去了意义。如果我们将0.6mm筛孔累计筛余合并，取I区机制砂的级配上限作为混合级配上限和II区机制砂的级配下限作为混合级配下限，就得到了一个新的级配;该级配包括了I、II区所有的机制砂级配，同时避免因为机制砂的分区造成的麻烦，只要我们在施工中对机制砂混凝土的配制参数加以适当调整就能够配制工作性良好的混凝土。整合后的级配见表9。
4结论
(1)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。
(2)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%。
参考文献：
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