［摘要］本文研究将面砂取代天然砂应用于混凝土中。试验将天然砂与面砂，机制砂与面砂，水洗石屑与面砂，机制砂、天然砂与面砂，以及水洗石屑、天然砂与面砂以不同比例搭配使用，检测其对混凝土性能的影响。并且给出本试验条件下各种砂的合理掺用比例。
［关键词］面砂；混凝土；性能
0 前言
长期以来，由于天然中粗砂的随意开采，水域环境遭到了严重破坏，并且对航运安全造成了一定的隐患。这种现状已引起了相关行政主管部门的高度重视，禁采力度也不断加大，许多天然河道和湖泊已实施了永久禁采。天然中粗砂的市场供应日益吃紧，混凝土生产企业都在寻找天然中粗砂的替代材料，机制砂、水洗石屑、尾矿砂、面砂等各种可替代细骨料粉墨登场。由于这些可替代细骨料的性能差异较大，依据各种细骨料自身的性能搭配使用是混凝土企业的最佳选择[1,2]。
河流故道以及流域下游蕴藏着大量的面砂资源，这些面砂细度模数一般在0.7～0.9 之间，属于特细砂，粒径范围几乎都在0.315mm 以下，比表面加大，但含泥量较低，适合作为细骨料小粒径范围的填充成分。适量使用面砂可以调节混凝土的和易性，改善混凝土的离析和泌水[3]，且由于面砂的市场价格较低，大规模使用有助于平抑市场上细骨料的整体价格，降低混凝土的配制成本。
1 原材料
（1）水泥：徐州中联P·O42.5 水泥，28d 水泥强度为52.7MPa；
（2）矿粉：徐州金鑫S95，需水量98%，比表面积405m2/kg，28d 活性指数101%；
（3）粉煤灰：国华Ⅱ级，45μm 方孔筛筛余12%，烧失量1.8%，需水量比100%；
（4）粗骨料：5～25mm 碎石，含泥量0.5%；
（5）细骨料1：面砂，细度模数0.7，含泥量0.3%；
（6）细骨料2：机制砂，细度模数3.0，含泥量1.4%，含粉量5%；
（7）细骨料3：水洗石屑，细度模数2.7，含泥量0.4%，含粉量0%；
（8）细骨料4：天然中砂，细度模数2.6，含泥量0.4%；
（9）外加剂：苏博特SBT-1，减水率25%。
2 试验方法
分别选用机制砂、水洗石屑、天然中砂中的一种和面砂两组分搭配使用，调节两者比例，测试相应混凝土性能，或同时选用机制砂、水洗石屑中的一种和天然中砂及水洗石屑三组分搭配使用，调节三者比例，测试相应的混凝土性能。测试方法参照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》和GB/T 50082—2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》的有关规定进行，测试的项目包括混凝土的坍落度、7d、28d 抗压强度和混凝土的电通量。试验选用普通C30 配比为基准配合比，见表1。
3 试验结果及分析
3.1 天然中砂与面砂的搭配使用
以细骨料全部天然中砂为基准，在天然中砂中掺入一定量面砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表2。
由试验结果可知，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性、强度和电通量均有一定程度的改善，这是因为面砂填充了细骨料和胶凝材料的颗粒过渡区，使混凝土的孔隙率降低、密实度提高。当面砂掺入量高于10% 时，混凝土的坍落度降低、坍落度损失加大，强度和电通量也开始劣化，这是由于面砂的比表面积较大，吸附的水量和外加剂量较多，同时增加了硬化混凝土中的凝胶孔数量。从试验数据来看，与天然中砂搭配时，面砂的掺入量不宜超过10%。
3.2 机制砂与面砂的搭配使用
以细骨料全部天然中砂为参照基准砂面粉，使用机制砂和面砂作为细骨料完全取代天然中砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表3。
由试验结果可知，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性较差，离析和泌水现象严重，原因是由于机制砂中含粉量较少，且细颗粒含量较低，少量的面砂不足以填充细骨料中粗颗粒形成的孔隙；当面砂掺入量达到15% 时，混凝土的和易性明显改善，力学性能也随之提高，电通量也有明显的降低；但当面砂掺入量超过20% 时，混凝土的坍落度降低、坍落度损失加大，强度也开始衰减，此时面砂比表面积较大带来的负面影响已超过填隙带来的正面影响，电通量变化不大的原因是面砂的填隙作用降低了混凝土的孔隙率。从试验数据来看，与机制砂搭配时，面砂的适宜掺入量为15%～20%。
3.3 水洗石屑与面砂的搭配使用
以细骨料全部天然中砂为参照基准，使用水洗石屑和面砂作为细骨料完全取代天然中砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表4。
与机制砂的试验结果类似，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性较差，离析和泌水现象严重。水洗石屑中由于不含石粉，相对于机制砂而言情况要更为严重一些。当水洗石屑∶面砂= 16:4～15:5 时，混凝土的和易性较为良好，强度和电通量也明显改善砂面粉，当面砂掺入量达到30% 时，由于面砂比表面积的负面影响，混凝土的各项性能指标开始劣化。
3.4 机制砂、天然中砂与面砂的搭配使用
参照表2 和表3 的试验结果，以机制砂作为细骨料中的中粗颗粒主要组分，以面砂作为细骨料中的细颗粒组分，以天然河砂作为细骨料中中等粒度颗粒的适当补充，调节三者比例，测试相应的混凝土性能，见表5。
由试验结果可知，当三种细骨料混合使用时，混凝土的性能优于两种细骨料搭配使用的效果。这是由于多组分搭配使用时，各种原材料占据了不同的粒度范围，使得细骨料的级配更为合理，但当面砂用量较高时，混凝土的各项性能开始劣化。当机制砂、天然中砂和面砂混合使用时，7:2:1 搭配使用是较好的选择。
3.5 水洗石屑、天然中砂与面砂的搭配使用
参照表2 和表4 的试验结果，以水洗石屑作为细骨料中的中粗颗粒主要组分，以面砂作为细骨料中的细颗粒组分，以天然河砂作为细骨料中中等粒度颗粒的适当补充，调节三者比例，测试相应的混凝土性能，见表6。
与机制砂、天然中砂和面砂混合使用类似，水洗石屑、天然中砂和面砂搭配使用时的效果也优于两种骨料搭配使用的效果，在使用时，同样需要控制面砂用量，当水洗石屑、天然中砂和面砂混合使用时，6:3:1 搭配使用是较好的选择。
4 结论
（1）面砂与天然中砂、机制砂或水洗石屑进行两种骨料搭配使用时，可调节混凝土的工作性能，在掺量适宜时，混凝土的各项性能皆可以保证。
（2）以机制砂或水洗石屑作为细骨料中的中粗颗粒主要组分，以面砂作为细骨料中的细颗粒组分，以天然河砂作为细骨料中中等粒度颗粒的适当补充，混合使用的效果要优于两种细骨料搭配使用的效果。
（3）面砂的比表面积较大，掺量过大时会导致混凝土的各项性能劣化。
（作者：王艳，马涛，蒋临生，来源2017中国混凝土企业家高峰论坛论文集）
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