機制砂如何配制C20、C30、C50混凝土？

石粉的作用長期以來，由于石粉和泥都是砂中粒徑小于0.075mm的顆粒，在沒有引入亞甲藍試驗方法以前，缺乏鑒定的依據(jù)。  

一般認為石粉是對商品混凝土有害的，因為缺乏科學的了解，人們都以為石粉不能加以利用。  

有的地方甚至不惜浪費時間、精力和錢財，想盡辦法來除去砂中的石粉。其實，許多的國內(nèi)外專家都認為，商品混凝土中加入適當?shù)氖凼怯泻锰幍摹?nbsp; 

石粉的作用  

1水化作用  

有研究表明，水化早期形成的鈣礬石會在后期向單硫型硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化，這會降低水泥石的強度，但是加入含有碳酸鈣的石粉，就可以有效解決這個問題；另外，石粉是以碳酸鈣為主的，而碳酸鈣可以和C3A發(fā)生水化反應，形成水化碳鋁酸鈣，從而提高了商品混凝土的強度。  

2填充作用  

石粉可以填充商品混凝土中的空隙，充當商品混凝土的填料，以此增加商品混凝土的密實度，從而起到惰性摻合料的作用。  

對于膠凝材料用量少、拌合物性能差的特點，只要使用中、低強度等級的機制砂商品混凝土，就可以得到有效的彌補。  

《山砂商品混凝土技術規(guī)程》DBJ52-016-2010中對C50～C55強度等級的山砂商品混凝土（砂率37%～45%），提出石粉不能超過7%，這是因為石粉含量和膠凝材料的總量（商品混凝土的細粉含量）不能超過550kg/m3。（注：山砂屬于機制砂的一種，《山砂商品混凝土技術規(guī)程》DBJ52-016-2010中特指公稱粒徑小于5.00mm的，碳酸鹽類巖石經(jīng)除土開采、機械破碎、篩分而成的巖石顆粒。）  

3保水增稠功能  

機制商品混凝土中有石粉，可以降低商品混凝土拌合物離析和泌水的風險。因為石粉可以吸收商品混凝土中的用水，無形中增加了商品混凝土的單方用水量，所以石粉含量越高，商品混凝土的粘度就越大；  

另外，加入石粉也可以減少商品混凝土的收縮，補償商品混凝土后期水化用水，因為，即使商品混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也會漸漸釋放。  

石粉含量應該適量。機制砂中石粉的主要成份為碳酸鈣，但水化作用并不是無限的，也要受限于水泥的成份。  

如果石粉含量過高，不利于集料與水泥石的粘結(jié)，因為水泥石中或界面過渡區(qū)會出現(xiàn)游離態(tài)的石粉，從而降低商品混凝土性能。  

另外，石粉含量超過一定限值后，不利于商品混凝土的耐久性能，因為單方石粉承擔的保水量明顯減少，干縮明顯變大。  

綜合各種研究，一般C50以下商品混凝土石粉含量應控制在10%～15%，而C50以上商品混凝土石粉含量應該不超過10%。  

配合比設計  

1單方用水量  

河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內(nèi)摩擦力小，在商品混凝土中顆粒間絞合力較小，對水的需求量相對機制砂相對較小。  

而機制砂表面粗糙，棱角多，造成在商品混凝土中顆粒間絞合力較大。由于機制砂泵送商品混凝土黏度較河砂商品混凝土大，施工坍落度一般保持在180～220mm，其單方用水量一般在175～185kg/m3左右，這與河砂商品混凝土較低的用水量是截然不同的。  

在相同的坍落度時，如使用較低的用水量，必然導致外加劑超摻，從而導致機制砂商品混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低粘度，導致預拌商品混凝土的質(zhì)量無法保證。  

因而，做機制砂配合比設計時，不能過度的追求使用外加劑降低機制砂商品混凝土的單方用水量，機制砂商品混凝土單方用水量應設計的比河砂商品混凝土略大。  

2砂率  

一般而言，為提高產(chǎn)能，生產(chǎn)出的機制砂多為中粗砂，砂的細度模數(shù)一般在2.6～3.6，1.18mm以上的顆粒較多，較差的機制砂1.18mm以上的顆粒占到了50%～70%，砂中0.315mm的組分在8%～13%波動。  

我國多數(shù)工程實踐表明，采用中砂適宜泵送，砂中通過0.315mm篩孔的數(shù)量對商品混凝土可泵性影響很大。  

日本泵送商品混凝土規(guī)程規(guī)定為10%～30%，美國商品混凝土協(xié)會推薦的細骨料級配曲線建議為20%；國內(nèi)工程實踐亦證明，此值過低輸送管易堵塞。上海、北京、廣州等地泵送商品混凝土施工經(jīng)驗表明，此值都在15%以上。  

JGJ/T10-95《商品混凝土泵送技術規(guī)程》規(guī)定，細骨料應符合《普通商品混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》規(guī)定，通過0.315mm篩孔的砂不應少于15%，有良好的連續(xù)粒級。  

但一般的砂場生產(chǎn)出的機制砂0.315mm略顯不足，同時1.18mm以上的偏多，這對配制泵送的機制砂商品混凝土帶來了一定的難題。  

一般通常采用的方法是適當提高砂率，增加0.315mm的顆粒的數(shù)量，以保證機制砂商品混凝土的可泵性。  

然而，現(xiàn)在配制機制砂泵送商品混凝土也存在一個誤區(qū)，認為砂率越大越好施工，C15～C30低標號商品混凝土砂率都已經(jīng)達到了驚人的60%～70%。  

應該選擇適宜的砂率，在做機制砂商品混凝土配合比設計時，如果砂率過大，雖然保住了工作性，但新拌商品混凝土的早期收縮就增加了，容易出現(xiàn)塑性開裂等問題，在夏季溫度比較高的時候表現(xiàn)的更為明顯。  

通常為保證機制砂商品混凝土的可泵性，同時保證配制商品混凝土的經(jīng)濟性，配制機制砂泵送商品混凝土一般要比河砂商品混凝土高5%～10%的砂率。  

細度模數(shù)與流動性  

對于各強度等級的混凝土，隨著機制砂細度模數(shù)的減小，含粉量的增加，混凝土外加劑摻量顯著增加，拌合物的坍落度、坍落擴展度均降低。  

理論上說，在膠凝材料用量和砂率不變的情況下，機制砂的細度模數(shù)減小，含粉量增加，則新拌混凝土的流動性下降，黏度增大，混凝土的強度降低。  

其原因是微細顆粒越多，表面積越大，隨著含粉量的增加，包裹粉體所需的水量增加，導致在固定用水量的條件下混凝土的黏滯性增加，從而混凝土的流動性降低。  

對于C20  

對于C20混凝土，采用細度模數(shù)大的機制砂配制的混凝土包裹性很差，漿體的黏度低，同時對外加劑的摻量非常敏感，外加劑稍過量混凝土便離析扒底。  

含粉量低的機制砂配制的混凝土包裹性一般，漿體黏度適中，對外加劑摻量不敏感。  

因此，從拌合物的和易性來評估，C20混凝土宜采用細度模數(shù)小、含粉量高的A機制砂配制，這樣包裹性良好，流動性不差，漿體會稍黏。  

對于C50  

對于C50混凝土，由于膠凝材料用量大，采用含粉量高，亞甲藍值大的機制砂，會導致細粉對外加劑的吸附量相應增大，盡管外加劑摻量高達4.32%，初始坍落度僅210mm，且1h后坍落度和擴展度均損失很大  

因此對于高強度等級混凝土，應選用細度模數(shù)較大、含粉量低、亞甲藍值小的機制砂配制。  

關于用機制砂配制的力學結(jié)論  

采用細度模數(shù)為2.5、含粉量為23%、亞甲藍值為4.2的A機制砂配制的C20混凝土強度比細度模數(shù)為3.2，含粉量為12%、亞甲藍值為0.8的B機制砂配制的C20混凝土28d強度高16.9%。  

分析其原因主要是C20混凝土膠凝材料用量較低，當細骨料的細度模數(shù)較大時，粗、細骨料所構(gòu)成骨架的孔隙率較大，當水泥漿體不能充分填充這些空隙時，容易在硬化后的混凝土中形成對強度不力的有害孔隙。  

對于C50混凝土，采用細度模數(shù)大、含粉量低的機制砂，混凝土7d和28d強度均最高。  

用細度模數(shù)小、含粉量高的機制砂配制的混凝土強度不能達到C50混凝土的設計強度。  

這是由于高強度混凝土膠凝材料用量大，漿體足以充分填充粗、細骨料堆積形成的空隙，同時由于含粉量低、亞甲藍值低，含粉量低機制砂對水和外加劑的吸附較少，混凝土拌合物的和易性優(yōu)良。  

而含粉量高、亞甲藍值也高的機制砂需要吸附大量的外加劑和自由水，這些細粉顆粒不具有水化活性，水分揮發(fā)后在其周圍形成了孔隙，使混凝土孔隙率增大，同時這些孔隙與周圍孔隙連通的幾率也增加了，最終影響硬化后混凝土的強度。