砂石学苑 | 关于机制砂石及石粉的一些基础知识

岩石、尾矿或工业废渣经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75 mm的颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。

机制砂中粒径小于75μm的颗粒含量。

用于判定机制砂中粒径小于75μm颗粒的吸附性能的指标。

石粉也是小于75μm 的颗粒，但石粉与天然砂中的泥成分不同、粒径分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同，石粉与机制砂化学成分相同，适量石粉对混凝土是有益的。现代混凝土设计理念强调骨料之间空隙最小，密实度最高。

不同种类石粉含量与MB值的关系

人工砂中石粉含量和MB值之间并没有相关性，即决定人工砂MB值大小的不是其中石粉含量，主要和石粉的矿物成分有关。

硅质石粉比河卵石和钙质石粉对人工砂MB值的影响更大。

人工砂MB值受细粉中SiO2和Al2O3含量的影响，即人工砂MB值与高岭土类矿物含量有关系。

石粉的细度对其MB值没有影响。

不同地区人工砂MB值不能完全反映出细粉的含量和矿物成分，要想限制人工砂中粘土类物质的含量需要用石粉含量和MB值两个指标共同控制。

配制中低强度等级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。

机制砂中含有的石粉,具有充填空隙、包裹砂粒表面、降低骨料间内阻力的作用,使混凝土容易振捣密实,从而提高混凝土的抗渗性和耐久性。混凝土的单位密度随着石粉含量的增加而提高,其孔隙则随着石粉含量的增加而降低。

当人工砂MB值≤0.5时，石粉中吸附性的粘土类物质很少，可以起到减水作用，用在混凝土中效果最好，可以用在C60及以上混凝土中。

0.5≤ MB ≤1.0时，人工砂中会含有少量的粘土类物质，对混凝土性能影响不明显，还能改善混凝土的和易性，可用在C30～C55混凝土中。

1.0 ≤MB ≤1.4时，石粉中含有较多的粘土类物质，对混凝土用水量有一定的影响，但并不影响混凝土的质量，可以正常使用，用于C25及以下的混凝土中，还能避免低强度等级混凝土中胶凝材料用量较少和易性差的问题，使强度和耐久性达到保证。

MB>1.4时，石粉在粘土类物质含量很多，用于混凝土中对其工作性带来很大的不利影响，影响强度和耐久性。

为什么一般情况下，用人工砂比天然砂混凝土水灰比放大0.05 后，配制的混凝土强度不但不降，反有提高？

有效水胶比 (water to binder ratio，w/b) ：混凝土中骨料饱和面干含水量以外的用水量与胶凝材料总量的质量比。

饱和面干试模和试验

砂子含水的三种状态

张裕民等人做过机制砂与天然砂的电镜分析，观察发现石灰石质人工砂与水泥水化凝胶间结合紧密，界面处无裂缝 。而天然砂与水泥水化界面多有裂缝，16 张照片中，有14 张界面有裂缝。有的宽度达1～2μm。

不同岩石种类机制砂性质相差很大，例如玄武岩吸水率就大于石灰岩。

即便同一岩石种类的机制砂，由于加工工艺不同，级配、粒形相差很大，可能表现出完全不同的混凝土性能。

关于细度模数，机制砂宜取2.6-3.0，不宜大于3.1。

关于级配建议在Ⅱ区为宜。空隙率宜控制在42%以下。

对于中低强度等级混凝土，硅质石粉可以控制在7%以下；钙质石粉可以取10-15%，以控制水泥、粉煤灰、矿渣粉用量。

对于高等级混凝土, 硅质石粉含量宜严格控制, 如果是钙质石粉含量可以控制在7-10%，对降低拌合物粘性具有显著效果。

机制砂具有碱活性时，混凝土矿物掺合料占胶凝材料比例宜为粉煤灰掺量不低于30%；矿渣粉不低于40%。含气量不低于4.0%。

机制砂宜采用据以饱和面干骨料的混凝土配合比设计方法。尤其是吸水率高的机制砂。

在可以满足施工要求的前提下，尽可能控制坍落度，较小的坍落度，例如120-160mm，混凝土匀质性好，浆骨比低，体积稳定性好。

粗骨料采用两级配或三级配分别计量投料，保证级配后的松堆空隙率不大于42%。