制砂生产工况条件对碾压砂的质量影响

导读: 但在高标号混凝土中，对人工制砂中的石粉均进行了严格的限制，因为在高标号混凝土中水灰比较小，石粉的存在严重影响了混凝土的工作性，一般人工制砂中石粉含量限制在5％以下。

根据系统设计工艺的特点，对各个生产环节进行合理调节，使得各生产设备能够以佳组合方式进行生产，在确保产品质量的前提下取得大生产量，降低成本，提高经济效益。

对于砂的生产，通过跟踪检测，取得了大量真实可靠的数据。

当第二筛分车间开７组筛分机、第三筛分车间开２组筛分机、立轴式破碎机开２台的工况条件下，制砂车间各生产部位投入的设备以及生产量必须要与之相适应，从而确保砂的质量。

可以看出，经第二、第三筛分车间过来的砂的质量基本上是一定数，其细度模数在２.９０～３.２０之间。

因此，砂质量控制的关键是在制砂车间和石粉回收车间，特别是石粉及细粉砂的掺入。

当制砂车间投入棒磨机７台，石粉回收车间投入刮砂机３台，石粉回收装置２台，棒磨机的进料量平均在４８ｔ／ｈ左右时，石粉回收可以取得较好的效果，终成品砂产量将可以达到８００～８５０ｔ／ｈ以上，满足系统设计生产能力和产品质量要求。

因此保持制砂和回收设备的运转正常是控制砂质量的关键所在。

通过不断的摸索，成品砂的产量在各个生产环节点之间的相互关系可以用下例计算公式表述：Ｑｃ＝Ｑ２３＋Ｑｂ＋Ｑｇ＋Ｑｓ式中：Ｑｃ为成品砂产量，ｔ／ｈ；Ｑ２３为经第二、第三筛分车间生成的砂产量，ｔ／ｈ；Ｑｂ为棒磨机生产的砂产量，Ｑｂ＝（１～０.８）Ｑ２３，单机产量：（４０～４５）ｔ／ｈ；Ｑｇ为刮砂机回收的石粉和细粉砂产量（ｔ／ｈ），Ｑｇ＝（０.０８～０.１）Ｑ２３；Ｑｓ为石粉回收装置产量（ｔ／ｈ），Ｑｓ＝（０.０８～０.１）Ｑ２３。

从计算公式中可以看出，当第二、第三筛分车间的来料量一定后，棒磨机制砂必须要保证（１～０.８）倍的成砂量，而刮砂机和石粉回收装置必须要保证（０.０８～０.１）倍的回收量比率才能保证砂的生产质量和产量。

人工制砂对混凝土各项指标的影响

人工制砂对混凝土工作性的影响 人工制砂与河砂相比，由于有一定数量的石粉，使得人工制砂混凝土的和易性得到改善，可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性，使得混凝土易于成型振捣。

这些作用在低标号混凝土中特别明显，尤其是在实行水泥新标准之后，水泥强度普遍提高。

配制混凝土时很难解决强度富裕过大与工作性之间的矛盾，人工制砂中的石粉很好地解决了这个矛盾，即在低水泥用量情况下，配制出工作性符合要求的混凝土。

甚至在碾压混凝土中要求人工制砂中的石粉含量不低于12％，以利于混凝土的碾压成型。

并且周云虎等人采用石粉替代粉煤灰解决混凝土的工作性问题。

中国工程院谭靖夷院士还提出：“碾压混凝土必须使用高石粉含量的砂子”。

但在高标号混凝土中，对人工制砂中的石粉均进行了严格的限制，因为在高标号混凝土中水灰比较小，石粉的存在严重影响了混凝土的工作性，一般人工制砂中石粉含量限制在5％以下。

吴明威等人的研究表明：含石粉的机制砂混凝土，其初、终凝时间比不含石粉的河砂混凝土有所延长，一般可延长50～120min，并认为主要是由于石粉没有活性，在混凝土中只起到一种隋性掺合料的作用，分散水泥颗粒，降低了水泥的水化热。

含气量和泌水率都减少，对混凝土的质量有利。

人工制砂对混凝土强度的影晌 强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。

因而人工制砂对混凝土的强度影响也是混凝土工作者关心的一个问题。

据资料显示，在同等条件下，用人工制砂配制的混凝土比河砂配制出的混凝土强度略高。

杜庆蟾等人认为：由石灰石破碎而成的人工制砂，其成分是碳酸钙，处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，天然山砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且人工制砂质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；人工制砂表面粗糙、棱角多．有助于提高界面的粘结。

李拖福等人认为：人工制砂提高混凝土的强度是由于石粉填充了混凝土中的孔隙，且0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙。

安文汉等认为机制砂增强混凝土的主要原因是由于石粉的存在可以较明显改善混凝土的孔隙特征．改善浆～集料界面结构，并且混凝土晶相有不同程度的改变。

并认为就强度而言石粉的佳含量为5％。

周明凯等人的研究认为：石粉对水泥具有增强作用，认为石粉在水泥水化反应中起晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化。

但李兴贵认为：当石粉含量增大到21％以上时，由于石粉含量太高，颗粒级配不合理，使混凝土密实性降低，和易性变差；粗颗粒偏少，减弱了骨架作用；非活性石粉不具有水化及胶结作用，在水含量不变时，过多的石粉使水泥浆强度降低，并使混凝土强度减小。

人工制砂对混凝土弹性模量的影响 目前国内对人工制砂混凝土弹性模量的研究并不十分充分，安文汉和杨德斌等的研究结果均表明在保持相同水灰比和水泥用量的条件下，人工制砂混凝土的弹性模量高于普通混凝土。

舒传谦认为山砂高强混凝土的弹性模量一般高于现行规范公式GBJ10—89的计算值，弹性模量提高的原因可能是：人工制砂粗糙多棱角的颗粒在砂浆中起着骨架作用，限制了水泥石的变形及骨料颗粒之间的滑动；人工制砂与水泥石间有良好的粘结界面，使得界面孔隙少，减少了应力集中；人工制砂中的石粉提高了水化产物的结晶程度，晶胶比的提高使水泥石在外力作用下的变形减小。

人工制砂对混凝土干缩性能的影响 混凝土的干缩性能直接影响混凝土的裂缝，进而影响混凝土的耐久性。

李兴贵等人的研究结果显示：与常规细骨料(石粉含量3％)相比，石粉含量为16％和12％的混凝土干缩率分别增大12．8％和4．8％，其中，石粉含量在12％以下时，干缩率增大缓慢，石粉含量大于12％时，干缩率迅速增大。

并认为干缩率随石粉含量增加而增大，这是由于石粉中小于0．08mm的极细颗粒随石粉含量的增加而增多，这种极细颗粒在混凝土拌和物中起到增加水泥浆含量的作用，混凝土的干缩正是来源于水泥浆的干缩，显然，单位体积水泥浆多，导致干缩率增大。

人工制砂对混凝土抗渗性的影响 由于混凝土的抗渗性主要与其孔结构有关，因此大多数人认为机制砂中的石粉是其提高的主要原因。

混凝土的研究者认为：机制砂中的石粉只是一种有效的填料，虽然不具有活性，但提高了混凝土的密实性，增强了水泥石与骨料界面粘结；而有人则认为石粉能加速C3S的水化，并与C3A、C4AF反应生成结晶水化物，并能改善水泥石的孔隙结构，因此抗渗性能得到提高。

人工制砂对混凝土抗冻性的影响 混凝土的抗冻性在北方广大地区是混凝土耐久性评价的一个重要指标，但对于机制砂混凝土的抗冻融耐久性并没有系统的研究。

张映全等在配制C40混凝土时采用50％的石屑替代河砂以提高混凝土的抗冻性，并得到较好的结果，其中采用石屑替代的经200次冻融循环后比未替代的强度少损失9．96％。

认为主要是石粉在一定程度上改善了混凝土的毛细孔结构，提高了混凝土的抗冻融性。

但张桂梅等人研究石粉对低标号混凝土影响时，发现20％石粉含量的人工制砂混凝土质量损失和强度损失均大于12％石粉含量的，且经50次冻融循环后20％石粉含量的人工制砂混凝土强度损失比12％含量的高出10．3％。

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骨料的粒形对人工骨料质量的影响

骨料的粒形主要指机械轧制的人工砂石成品中的颗粒特性。

由于骨料在混凝土的组分中约占80％，且起着坚实的骨架作用，骨料本身的强度、粒形及表面特征不理想，就会影响混凝土的物理力学性能。

实践表明，利用岩石制轧的人工砂，由于颗粒形态一般呈不规则的次棱角和棱角状，将对水泥石接触层之间的粘结力有所改善。

但是采用较低强度质地不良的岩石时，会导致颗粒级配不均匀和石粉含量的提高，也将引起混凝土物理力学性能的改变。

用母岩破碎制得的粗骨料，一般亦具有不规则的棱角和不平整的表面。

但是颗粒形状除与各种岩性有关外，也取决于破碎机的工作性能，用冲击作用的破碎机如锤式破碎机、冲击式离心破碎机和反击式离心破碎机，可获得较好的颗粒形状。

相对而言，用压碎作用的颚式和锥式破碎机，可带来含量较多的针片状颗粒碎石。

从有关工程的骨料母岩经室内轧制而成的骨料中针片状颗粒含量的测试成果表中可见在相同机型破碎的情况下，不同岩性骨料的针片状颗粒含量有着明显的差别。

就同一岩性而言，其强度不同对骨料的粒形亦有着不同程度的影响，几乎存在着母岩强度的降低针片状颗粒含量随之增加的共同规律。

一般说，人工骨料颗粒接近各向等长或近似立方体，对混凝土是有利的。

这种骨料比表面积小，空隙率也小，灰浆需求量小．形成硬化混凝土结构缺陷也随之减小。

如果骨料成品中针片状颗粒含量过多，在振抖过程中，易呈水平状，附着于石子下缘的气泡不易排出，形成空穴和积水，将会影响混凝土的结构和力学性能。

如软弱颗粒含量过多，同样也会影响混凝土的物理力学性能。

由成果可以明显的看出，在配比相同和原材料一致的条件下，混凝土的抗压强度、抗拉强度和拌和物的坍落度均随着骨料针片状颗粒含量或软弱颗粒含量的增加而降低。

当针片状颗粒含量为15％-20％时，与基准混凝土的抗压强度相比约降低10％，其后总含量在30％以内，每增加5％，强度也相应降低约4％。

当软弱颗粒含量为10％-20％，水灰比为0．5时，与基准混凝土相比约降低5％～7％，水灰比为0．6时约降低6％～15％。

与此同时，上述两者的颗粒含量百分比分别对抗拉强度也有着一定的影响，只不过没有像抗压强度那样明显而已。

为了获得良好的骨料粒形，除了十分注意选择较为理想的母岩外，在生产系统设计中合理地布置工艺流程，并采用近代的破碎机型乃是至关重要的一环。

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