1前言

随着环保监控《回头看》大检查的深入落实，广东省水利厅制定了2018年度广东省河砂指定开采区域和开采量，指定开采数量（规划9个可开采区，其余地区均为违规开采，根据河源、梅州、清远、云浮市上报的文件，广东省主要河道2018年度河砂开采计划涵盖东江、西江、北江、韩江干流总控制采砂量为393.3万立方米），短时间内行业会出现重新整合资源的现象，珠三角砂子脱销情况越演越烈建材市场出现库存不稳定、价格不稳定，已经是近来建筑业内共同必须接受的一个现实。据泛珠三角地区多家搅拌站的调查发现目前珠三角地区多处砂场无砂可卖，部分有货的砂场，全部暂停期结客户，目前几天只做现结客户。砂零售价破天荒报出250～270元/m3，哪怕是水洗砂都要235～250元/m3左右，一砂难求抢砂大战已经是不争的事实，寻找砂的替代材料迫在眉睫，但目前只有机制砂最接近天然砂才能作为替代品，机制砂因不同产地和不同的加工工艺等特性从而会影响混凝土性能，而聚酸酸高性能减水剂对不同种类的机制砂有广泛的适应性。

2机制砂的概念

机制砂是将岩石或卵石除土开采通过机械破碎、筛分成粒径小于5mm的岩石或卵石颗粒。机制砂与天然砂的主要区别在于：机制砂由材质稳定的岩石或卵石破碎而成，细度模数可调，质量稳定。而天然砂是岩石经过风化及河水的常年冲刷堆积形成的，颗粒坚硬，但天然砂中往往掺杂着粘土及其他杂质。

目前，国内机制砂生产主要有3种形式：一种是开矿产石的同时专门生产机制砂，质量较好，数量少；一种是在河道里用卵石生产机制砂或配以少量天然砂生产混合砂，质量有好有差，差别较大数量也少。再一种是利用各种尾矿生产机制砂，其中主要是各地生产石灰石碎石后的石屑或石粉，经过简单再加工和筛分，或直接利用，质量有好有差，差别很大。

机制砂制备的关键技术在于块石的破碎粉磨和洗砂除粉，生产工艺流程为：块石→粗碎→中碎→细碎→筛分→除粉，机制砂在实际生产中厂家根据自己的生产形式对多级破碎进行调整，质量有好有差，差别较大，机制砂的破碎环节决定了机制砂的细度模数、级配以及颗粒形状等。此外，根据机制砂除粉的方式可以分为湿法生产和干法生产，前者是通过洗砂机水洗的办法除掉机制砂中的泥和石粉;而干法生产工艺就是通过除尘器收尘或砂石粉分离机的办法除掉机制砂中的泥和石粉，该环节对机制砂的石粉含量、含泥量以及泥块含量，甚至级配等影响较大。因此，机制砂参数明显受到生产工艺的影响而且波动比较大。

3机制砂国内外标准及使用情况

在美、英、日、法等发达国家使用机制砂作为混凝土细骨料已有30多年历史，在各种建筑工程中应用比较普遍，关于机制砂的材料与试验、使用标准已相当完善。1973年国家建委制定了《机制砂混凝土技术规程》，2002年国家颁布的《建筑用砂》(GB/T14684-2001)首次明确地规范了机制砂在混凝土中的运用，对机制砂在混凝土中的推广运用起到了促进作用。但是由于试验标准与技术规范的不完善及试验材料的滞后，我国建筑业对天然河砂还存在较强的依赖性，在许多重要结构中对机制砂的使用还存在限制条件，各国对机制砂级配、石粉含量最高限制值也不同，如表1、表2所示。

目前，国内大部分商混站对机制砂品质的主要评价指标包括:细度模数、石粉含量、亚甲蓝值及压碎指标。不同国家对机制砂级配、细度模数及石粉含量的相关标准规定存在较大差异，其中区别最大的指标主要是机制砂的含粉量，这主要是由于不同国家规定机制砂中石粉含量时考虑角度不同。

4聚羧酸高性能减水剂在机制砂混凝土中的应用优势

相比普通减水剂在相同流动性的情况下掺量低，对水泥凝结时间影响较小可很好的解决减水、引气、缓凝、泌水等问题，保坍性好，120分钟内基本不损失或损失小。聚羧酸高性能减水剂可以通过调节分子结构，制备具有特殊性能和用途的减水剂如：低温高早期强度型、零坍落度损失型、抗收缩型等，分子结构自由度大，外加剂合成技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大。

5试验材料

粉煤灰：恒电II级粉煤灰，细度20%；矿物掺和料：山东日照S95级磨细矿渣粉，28天活性指数大于95；中砂：东江河沙，细度模数2.6，含泥量1.1%；机制砂：机制砂A产地为肇庆，机制砂B产地为云浮，机制砂C产地为清远，各机制砂累计筛余及主要参数见表3；石子：广西5～25mm连续级配碎石，压碎指标10%，含泥量1.0%。水：自来水。外加剂A：某聚羧酸高效减水剂，减水率20%，含固量15%。外加剂B:东莞市洛美建材科技有限公司聚酸酸高性能减水剂LM-S3，固含量20%减水率为25%。水泥：梅州塔牌PO42.5R水泥，详细技术指标见表4。

根据混凝土公司的月使用标号统计C30的泵送混凝土占总方量的50%，我们选取C30泵送混凝土配方作为试验配方，并掺用不同比例的机制砂进行试验，配合比见表5。

6试验结果及分析(见表6)

7试验数据分析

从表6试验数据可以看出，P1、P2、P3配方用不同产地的机制砂掺量为总砂量的30%，用普通型聚羧酸高效减水剂，P1机制砂石粉含量6.9%外加剂掺量2.2%料出机状态差而且泌水，初始坍落度扩展度小，2小时坍损大；P2因石粉含量大外加掺量掺到2.4%后外加剂用量接近饱和外加5公斤水搅拌后流动性依然比较小，说明机制砂的石粉含量对水和外加剂的吸附性比较大；P3因机制砂含粉量小料出机和易性差，浆体比较少石头外露2小时坍损大，7天和28天强度也最低，普通外加剂对三种机制砂的适应性都比较差而且保坍性能不好。

P4用机制砂A用外加剂B聚羧酸高性能减水剂，外加剂掺量1.8%混凝土料出机粘聚性流动性好2小时坍损小，7天、28天强度比前三组普通外加剂高；P5掺50%机制砂A用外加剂B掺量1.8%混凝土出机比较粘稠外加剂掺量不够，掺到2.0%后混凝土出机浆体饱满，包裹性流动性好。2小时保坍好几乎无坍损但比掺30%机制砂配方保坍相对差一点，7天强度比掺30%机制砂略低28天强度优于P4。

P6用机制砂B石粉含量8.5%机制砂掺量30%外加剂掺量1.8%料出机浆体饱满流动性包裹性好2小时保坍良好；P7机制砂掺量用到50%掺量2.1%料出机粘聚性、包裹性好浆体明显比P6掺30%机制砂丰富，但掺量比掺30%的机制砂高0.3%保坍性能无差别，容重和7天强度比P6略低28天强度比P6配方高。

P8用机制砂C石粉含量4.5%在三种机制砂中石粉含量最低，P8用30%机制砂外加剂掺量1.8%料出机状态良好，静止几分钟后有微过掺现象说明石粉含量小对外加剂的吸附量比较小而且在外加剂饱和状态下2小时后无坍损，7天强度和28天强度在正常范围内。P9机制砂C掺量50%外加剂掺量2.0%料出机状态浆体饱满度和粘聚性比P8好2小时无坍损，7天、28天强度略高于P8。

8机制砂亚甲蓝MB值对混凝土的影响

MB值高低代表机制砂中泥粉含量的多少，石粉含量高MB值和泥粉含量也就越大，从表6试验数据看P4到P9随着石粉含量增高，混凝土对水和外加剂的吸附也越大。随着机制砂的掺量增大混凝土的浆体也变的更粘稠同等用水量和外加剂掺量下混凝土流动性变差，原因是：混凝土用水量随石粉MB值的增大而显著增加泥粉的掺量逐渐增大，而泥粉能够吸附浆体中的自由水并产生体积膨胀，使浆体中自由水的含量减少，同时体积膨胀使体系中固相体积分数增加，从而导致流动性下降。

从强度来看石粉含量（MB值不大于1.0的情况下）越高7天强度各种机制砂基本持平，28天强度反而石粉含量大的略高，这是因为本身低标号混凝土胶材相对比较少石粉刚好填充了机制砂的特细孔隙，降低了空隙率，石粉的浆体弥补了机制砂表面粗糙的缺点，气孔和微小气泡减小了有利于减少砂与碎石之间的摩擦，改善混凝土拌和物的和易性，石粉的存在使得混凝土结构更加密实。

9总结

从试验数据可以看出P1、P2、P3普通低浓聚羧酸外加剂对三种机制砂适应性差，掺量低的情况下混凝土状态差掺量高容易泌水而且保坍性能不好强度比较低，而选用聚羧酸高性能减水剂后对三种不同机制砂适应性好，混凝土出机工作性能好、保坍好、强度高。机制砂使用比例增大时，要适当调整减水剂的掺量，以满足混凝土出机时达到一定的坍落度和扩展度，试验发现石粉含量与MB值成正比关系对外加剂的吸附和混凝土强度产生一定影响，在实际生产中因严格控制MB值。但适量的机制砂石粉掺入对混凝土起积极作用，适量的石粉掺入后起填充效应自由水形成的空隙减少，混凝土拌合物的密实度增大，又因石粉在水泥浆起晶核效应，降低了水泥水化产物的成核位垒，加速CSH凝胶析出，有利于水泥水化使得混凝土强度也有所提高。