多级配砂是指通过搭配海峡砂,石粉,机制砂按一定的比例混合使用,从而达到最佳级配。海峡砂是在福建沿海、台湾海峡区域开采的海砂,通过正规途径合法合理开采并经过淡化处理,符合相关法律法规标准要求的淡化砂。石粉(石屑)是碎石破碎过程经筛分剩下的石粉和石屑。机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子。
1各级配砂的筛分过程及原理
首先我们看看海峡砂的细度模数和筛分过程,见表1。
通过表1可以看出海峡砂颗粒单一,主要集中在0.6mm及0.3mm的筛孔,各占33%及60%,细度模数虽然有2.36,属中细砂范围,但级配区不符合II区,也不符合Ⅲ区范围,即使降低砂率混凝土拌合物仍会出现保水性差,滞后泌水等情况,不利于施工,泵送效果也不理想。
接着看看石粉的细度模数和筛分过程,见表2。
如果单从细度模数上分析,该石粉属中砂范围,0.63mm的筛在II区,0.3mm也在II区,但其余各筛余量不在II区范围,并且0.3mm的筛余量只有8.8%,但底盘却有21%,造成0.6mm以上的颗粒太多,中间区间太少,底盘含粉占比过多,用作混凝土需水量较大,外加剂掺量过高,使用成本和经济成本上都没有优势。我们再看看机制砂的细度模数和筛分过程,见表3。
从表3可以看出机制砂基本在粗砂范围,刚好在Ⅰ区的边缘,通过试配并提高砂率,但拌制出来的混凝土和易性不够理想,没有光泽度,包裹性差,坍落度损失较快,整体浆量不够,可泵性差。分析原因,主要是0.3mm的筛余量较小,0.15mm及以下的细颗粒含量也不多,浆体量不足,需要增加胶凝材料的总量来改善混凝土和易性。
在进行多级配砂搭配试验过程中,也做了海峡砂跟石粉的搭配使用试验,取得较好的效果,并发表在相关杂志,在此不再细述海峡砂及石粉的搭配试验过程,本文重点介绍海峡砂、石粉、机制砂多级配砂的试验及搭配过程,同行读者如需阅读海峡砂跟石粉的搭配使用试验可搜索《海峡砂对混凝土性能的影响及控制措施》。
表4是海峡砂、石粉、机制砂多级配砂按照一定的比例搭配筛分的过程,其比例为海峡砂:石粉:机制砂=27:28:45。
经筛分后的细度模数为2.91,属中粗砂范围,对照各筛余量符合II区技术要求,0.30mm筛余量在24.8%完全满足泵送混凝土不少于15%要求,各颗粒级配分布较均匀,对配制泵送及其它普通混凝土均有帮助。通过改善砂的级配区,从根本上解决混凝土的工作性,改进混凝土的和易性、流动性和泵送性满足客户的需求。
2设计思路及试验过程
在进行各种砂搭配试验初期进行很多组试验,按不同的比例掺入石粉及机制砂进行筛分及混凝土试配,相互验证对混凝土拌合物性能的影响,毕竟材料搭配复杂,前期也没有太多的使用案例可供参考,虽然之前也有海峡砂及石粉搭配使用的经验,但现在材料更为复杂,而且品种多样,所有的一切只能从试验中寻找答案。
最初期的设计思路是以海峡砂为主,石粉及机制砂辅,石粉及机制砂的比例各占10%~15%,经过多次的试配验证,基本能满足使用要求。但在某一时期,一砂难求,用“疯狂的砂子”来形容并不为过,最高价达多元/方,但仍处于有价无市状态,又恰逢建筑高锋期,供不应求,建筑用砂市场亟待解决。
于是我们提出一个大胆的想法,是否可以不用砂,即把海峡砂取消,只用石粉及机制砂代替,但经过试配验证,实践应用难度较大,混凝土用水量过高,外加剂掺量超过4.5%,并且坍落度损失过快,难以满足施工要求。
然后只用机制砂拌制混凝土,通过提高砂率、增加胶凝材料、提高外加剂掺量等手段,但拌制出来的混凝土和易性仍不够理想,整体浆量较少,混凝土表面看起来就是很多大颗粒的砂子,很涩,没有光泽度,包裹性差,坍落度损失较快,刚出机还好,但很快就会失去流动性,可泵性难以满足要求。
但我们并没有放弃,再次回归原点,把海峡砂的比例控制在50%,石粉+机制砂的比例控制在50%再次进行试配验证,通过多次试配调试,混凝土初始状态基本满足施工要求,也在生产中实践应用可行。
为了进一步提高混凝土的工作性及性价比,在保证质量的前提下提高经济效益,最后选用以下方案:海峡砂+石粉的比例在55%,机制砂的比例在45%,以此为基础做砂的筛分试验及混凝土试配,相互验证,得出的结果多级配砂的细度模数为2.91,混凝土的试验记录如表5。
试验结果及强度如表6。
通过不同标号的混凝土试配验证,多级配砂的比例(海峡砂27%:石粉28%:机制砂45%)是可行的,混凝土拌合物初始状态良好,粘聚性及包裹性良,无泌水现象,通过调整外加剂的保坍性,两小时内坍损20mm内,总体和易性优良。
由于石粉中4.75mm筛余量有12%,在设计配合比时应适当减少碎石用量,建议按10%的碎石用量扣除。机制砂的细度模数达3.68,属粗砂范围,砂率也要相应提高,最后把石子的总量控制在kg~kg之间进行试配,混凝土拌合物可满足泵送要求。
考虑到高标号混凝土胶凝材料总量超过kg,还有坍落度的经时损失,试验中未掺入石粉,以海峡砂及机制砂双掺使用,在保证混凝土工作性的同时,后期强度也有保障,实现较高的经济效益。
在试验阶段刚好遇上冬季,气温较低,早期强度偏低,矿物掺合料掺量相对减少,以保证后期强度的发展,在后期也进行大量跟踪服务,到现场回弹,参与工地的验收,图3、图4是部分跟踪信息。
多级配砂的使用混凝土密实度较高,气泡较少,对强度有帮助,我们也对强度发展进行追踪,发觉28天后强度仍有较大增长,于是建议施工单位超过两个月才进行主体验收,合格率%以上,受到施工单位的好评。
3生产过程的控制
⑴机制砂的含水率一般都比较大,每班次检测频率不少于两次,根据含水率的变化及时调整。
⑵如果新进的机制砂含水率过高(超过10%以上)建议至少静置12小时,含水率相对稳定再用。
⑶石粉的含水率不宜超2%,超过2%容易堵塞,很难配料,耽误生产。
⑷石粉料仓及料称应配备震锤以方便投料。
⑤用水量会有所增加,需要提高外加剂掺量及改进保坍性能,保持两小时内坍损在20㎜之间。
⑹因外加剂掺量较高,要严密