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人工砂论文之一配制技术研究（宋少民）06-10-11.doc - 广东省长*公路 ..《人工砂论文之一配制技术研究》是由宋少民撰写的一篇关于人工砂制备与应用技术的研究文章。该论文主要围绕人工砂的配制技术展开，结合广东省长*公路工程中的实际需求，探讨了人工砂在建筑材料领域的开发和应用。
文章首先介绍了天然砂资源日益匮乏的背景，以及人工砂作为替代材料的重要性。随后详细分析了人工砂的生产工艺、颗粒级配要求及其性能特点。作者通过实验研究，对比了不同原材料（如花岗岩、石灰石等）制备的人工砂的物理和力学性能，并提出了优化人工砂级配的技术方案。
总的来说，本文为人工砂的推广应用提供了理论支持和技术指导，对推动建筑行业可持续发展具有重要意义。研究成果不仅适用于公路工程建设，还可推广至其他土木工程领域。
建筑工程安全用电施工组织设计Key words：artificial sand；high performance concrete；mix proportion；stone powder
2.1 水泥。北京兴发水泥厂生产的P.O42.5水泥,主要物理性能指标见表1
表1 水泥主要性能
2.2 粉煤灰。石景山电厂二级灰
表2 粉煤灰的主要性能
2.3 人工砂。试验所用人工砂和天然砂的主要物理性能见下表。
表3 人工砂的主要物理性能
表4 天然砂主要物理性能
2.4 石子。碎石，**粒径为20mm。
表5 碎石的基本物理性能
2.5 外加剂。泵送剂：由北京瑞博商品混凝土搅拌站复配，减水率21％
3.1高密实人工砂混凝土试验结果与分析
根据工砂主要的物理性能，利用黄兆龙教授密实堆积理念配制配制人工砂高性能混凝土［2］，得出在不同浆体用量（n=1.2，1.3，1.4），不同水胶比（λ=0.45，0.40，0.35，0.30）下人工砂高密实配合比，见表6。
（1）要求拌和物坍落度达到180mm～220mm,不改变设计用水量，通过掺加高效减水剂来调整拌和物的坍落度。
（2）要求控制水泥用量，不超过400 kg/m3，以减少混凝土的收缩和裂缝。
（3）要求掺加占胶凝材料总量30%以上的粉煤灰，以改善混凝土的和易性和耐久性［3］。
（4）要求用水量一般控制在170kg/m3以下。
表6 人工砂的高密实配合比（kg/m3）
注： R代表人工砂，T代表天然砂，n代表浆体富余量，λ代表水胶比，W代表水，B代表胶凝材料（水泥+粉煤灰），C代表水泥，FA代表粉煤灰，S代表砂子，G代表石子。
3.1.1 高密实混凝土试验结果
按表6的各组配合比,分别观察和易性(坍落度、扩展渡度)和各龄期强度，结果见表7
表7 人工砂高密实混凝土和易性及抗压强度
3.1.2 人工砂高密实混凝土试验结果分析
⑴ 浆体用量对和易性的影响
由表八可以看出，在保持砂率不变的情况下，n值等于1.3的高密实混凝土的坍落度、扩展度表现**，n值等于1.2时则减小，这是由于骨料含量相对较多，润滑浆量相对较少，整体内聚力较高的原故；n值*于等于1.4时，虽和易性*，但因为水泥用量较多，既不经济，又不利于耐久性；n值小于1.2时，由于骨料含量多，表面积*，浆量不足，以至造成混凝土拌和物干涩，缺少流动性，几乎近似于干硬性混凝土（数据未列入表中）。
⑵ 水胶比对和易性的影响
保持砂率不变，随着水胶比的增*，在减水剂掺量相同的情况下，新拌混凝土的坍落度，扩展度逐渐增*，说明采用一定的骨料的情况下，流动性混合料的坍落度，坍落扩展度随着用水量的增加而增加，但单位用水量过*，易发生离析和泌水。尤其是在浆量较少时（n=1.2或以下时）由此说明单位用水量对混凝土拌和物和易性的影响是显著的。
⑶ 混凝土抗压强度分析
在抗压强度方面与天然砂相同,对于同一水胶比的混凝土，龄期与抗压强度的关系为：强度随龄期的增加而增加，在一定范围内，水泥浆量越多，混凝土的强度越高。w/c控制混凝土的早期强度，而水胶比主要控制混凝土的后期强度，这也是高浆量混凝土具有较高强度的原因。n等于1.2～1.3时的混凝土抗压强度可很*地满足施工的要求。n值相同时，混凝土的强度随水胶比的增*而降低，结果见图1、图2。
图3 不同浆体用量时混凝土的强度发展规律 图4不同水胶比时混凝土的强度发展规律
3.1.3 人工砂与天然砂混凝土和易性和强度的比较
天然砂高密实混凝土和同配合比的人工砂高密实混凝土相比，由于颗粒比较光滑，摩擦阻力小，因此，在用水量相同时，坍落度和坍落扩展度均*一点，能够获得较*的流动性。但总体来说，差别不是很*，能够满足泵送要求。如图3、4所示。
人工砂由于表面粗糙，棱角多，在相同配合比，和易性相差不*的情况下，所配制的混凝土28d抗压强度明显高于天然砂混凝土如图1。
图3 人工砂和天然砂混凝土不同水胶比时 图4 人工砂和天然砂混凝土不同水胶比时坍落度的变化 坍落扩展度的变化
3.2 不同粉煤灰掺量人工砂混凝土试验结果与分析
3.2.1 粉煤灰掺量试验结果
通过粉煤灰掺量研究不同粉煤灰掺量对人工砂高性能混凝土和易性和抗压强度的影响。我们针对不同粉煤灰掺量对进行表8配合比的试验，结果见表9。
表8 不同粉煤灰掺量的人工砂高性能混凝土的配合比（kg/m3）
表9 不同粉煤灰掺量的人工砂高性能混凝土试验结果（kg/m3 ）
3.2.2不同粉煤灰掺量试验分析
3.3 不同石粉含量人工砂混凝土试验结果与分析
通过改变人工砂中石粉含量研究对人工砂高性能混凝土和易性和抗压强度的影响。人工砂中的石粉通常是指小于0.075 mm 的颗粒，石粉主要是磨细的岩石粉末，与人工砂成分相同，在混凝土中主要起微集料作用［4］。
3.3.1 不同石粉含量试验结果
表10 人工砂中石粉含量不同时的配合比（kg/m3）
表11 石粉含量同时对人工砂高性能混凝土的影响（kg/m3）
3.3.2 不同石粉含量试验分析
⑴ 人工砂中的石粉对混凝土拌和物的影响
由表11可以看出，在不掺石粉或石粉含量很低时，混凝土出现泌水，随着石粉掺量的不断增*，和易性得到很*的改善，当增到15%时，混凝土拌和物已表现出较粘的特性,坍落度和扩展度明显减少。这说明石粉的掺量对和易性有一个**的范围，这是因为石粉是一种惰性掺合料,细度小,它不但补充混凝土中缺少的细颗粒,增*粉体总量,在混凝土单位体积用水量不变的情况下，增加混凝土的浆量和浆体粘稠性。从而减少了泌水和离析。
⑵ 人工砂中的石粉对混凝土力学性能的影响
同样由表11可知新校区综合楼工程施工组织设计，对于掺加的石粉含量不同时，混凝土的3d和7d强度遵循着同样的发展规律，即先增*后减小，存在着一个**的范围，这是因为石粉是惰性材料,它没有活性,不参与水泥的水化,石粉中的微细颗粒进入水泥水化产物的晶体中起微集料填充作用,能够增加混凝土的密实度,因而对强度的增加是有利的,当砂中的石粉含量达到12%时,混凝土强度开始小幅度下降。
在本试验范围内得出如下结论：
4.1 人工砂高性能混凝土的配合比设计中胶凝材料总量不宜过多，对和易性和强度有利。
4.2 人工砂高性能混凝土的配合比设计中水胶比宜较低（**在0.4以下）。
4.3 粉煤灰掺量在胶凝材料中占35%时, 人工砂高性能混凝土和易性和强度较*。
［作者简介］ 宋少民，1965年9月生，男dbj50／t-377-2020 装配式钢结构建筑技术标准(附条文说明)，硕士，教授。
北京建筑工程学院土木与交通工程学院
［单位地址］ 北京市西城区展览馆路1#（100044）