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摘 要：该文从山砂混凝土的材料组成、技术性质、配合比设计、试验方法等入手，分析山砂混凝土配制技术影响因素。结合实际情况提出解决方案，旨在从源头上保证山砂混凝土配制质量、提高配制效率、节约成本。
关键词：山砂混凝土 配制技术 材料控制
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-02
贵州由于地质原因，洁净、级配佳的河砂匮乏，拌制混凝土主要采用山砂。山砂是由除土开采的碳酸盐类岩石经机械破碎筛分而成公称粒径小于5 mm的颗粒。作为地方特色材料山砂广泛应用于贵州土木工程建设中，其拌制的高性能混凝土技术日益成熟，但在实践中我们发现一些试验室存在未严格遵守试验规程，配合比设计方案不经济，混凝土强度达不到要求，混凝土易泌水、干缩裂缝多，耐久性差等问题。针对以上问题，笔者认为加强山砂混凝土材料控制和配制技术至关重要。
1 原材料质量是山砂混凝土配制技术的物质保证
1.1 胶凝材料
（1）水泥。水泥是山砂混凝土的胶凝材料，也是活性激发剂，其品种、质量和掺量直接影响混凝土的工作性、强度、耐久性和经济性。水泥愈细，比表面积愈大，需水量愈多，水化反应愈充分，早期强度愈大，但水泥太细或水泥掺量过多，会导致水化热过大，而在混凝土内部形成裂缝，降低混凝土强度和耐久性。水泥的标准稠度用水量少，能降低混凝土的水灰比提高混凝土的强度。水泥的细度、标准稠度用水量、比表面积、安定性、凝结时间等应满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求。高强混凝土宜优先选用旋窑生产质量稳定的强度等级为42.5或52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）掺合料。粉煤灰作为常用的掺合料，具有火山灰活性，粒径小、水化热低、和易性好、可改善混凝土抗硫酸盐能力。其活性效应对混凝土后期强度发展起重要作用，同時以玻璃珠形状存在的粉煤灰可降低颗粒间的摩擦力，改善混凝土拌合物流动性和硬化混凝土的微观结构。加入粉煤灰还可以降低混凝土绝热温升，改善混凝土的抗裂性。粉煤灰质量波动幅度较大，拌制C50混凝土应选用Ⅱ级以上的粉煤灰，实际掺量应通过试验确定。在山砂混凝土配制前需按GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中粉煤灰》测试粉煤灰的细度、需水量比、烧失量、安定性等技术指标。
1.2 集料
（1）细集料。采用机制山砂，机制山砂级配具有两头多（粗粒、粉粒多），中间少特点；且颗粒棱角多，表面粗糙，与浆体有较高的粘接性；同时山砂中石粉含量比河砂高。石粉是惰性材料，没有活性，不参与水泥的水化，它可起微集料作用填充混凝土的空隙，在单位用水量不变情况下，可增加混凝土浆体量和浆体的粘稠性，提高混凝土拌合物的黏聚性和保水性；使水泥石界面结构致密，提高混凝土强度和耐久性。但含量过大会降低水泥的胶凝性，影响混凝土拌和物的工作性且会降低混凝土的强度使混凝土结构产生收缩裂缝，因此应严格控制石粉的含量。国标GB/T14684-2011《建设用砂》对石粉含量规定相对较高，会导致配制不经济，因而建议采用贵州省地方标准DB24/016-2010《山砂混凝土技术规程》控制山砂中石粉含量。为防止山砂在开采、加工等环节混入易膨胀的泥土，在测石粉含量前须先通过亚甲蓝试验检验，同时对每批产品开展细度模数、颗粒级配、堆积密度、泥块含量、压碎值试验，检验后，各项性能指标应符合GB/T14684-2011《建设用砂》要求。
（2）粗集料。主要用碎石，碎石的抗压强度、最大粒径、表面特征、杂质含量对混凝土和易性、强度有较大影响。拌制高强混凝土所用碎石宜采用连续级配，最大公称粒径不宜大于25 mm，且需控制碎石中的针片状颗粒含量、含泥量和泥块含量。
1.3 外加剂
外加剂的品种和掺量应根据山砂混凝土强度等级、使用要求、施工条件、混凝土结构所处环境条件等因素经试验后确定。常用的外加剂是减水剂，在混凝土中适量掺入高效减水剂，可减少单位用水量，降低水胶比，增大混凝土拌合物流动性，节约水泥，提高混凝土强度和耐久性。但应注意外加剂掺量不宜过大，否则易导致混凝土离析和泌水，影响混凝土的耐久性，加速混凝土的劣化。外加剂质量应满足GB8076-2008《混凝土外加剂》要求，使用液体外加剂时，应注意扣除相应的含水量。
1.4 水
凡是可饮用的洁净的自来水和天然水，均可拌制混凝土。
2 材料间的适应性是混凝土配制技术中不可忽视的问题
原材料间的适应性对混凝土耐久性影响较大，应通过试验，确认材料混合材料间的相融性、适应性及有害物质的量的变化情况。如生产水泥使用的石膏调凝剂与减水剂如存在化学上的不适应，会造成减水剂使用于混凝土后单位用水量不是减少，反而是增加。其次，减水剂的剂量存在适应性。水泥中铝酸三钙含量越高，吸附能力越大，减水剂剂量适应性越差。超过饱和掺量时，掺再多的外加剂也不起减水作用，反而可能带来副作用。因此，应通过减水剂适应性的定量检验实测出拌制混凝土所用实际水泥与减水剂拌合后减水剂的掺量与减水率的关系，确定最优（饱和）掺量。另外应测试控制外加剂带入混凝土的含碱量。
3 确定各材料的比例用量是混凝土配制技术的关键环节
确定混凝土配合比关键是确定胶凝材料用量、水胶比、砂率和外加剂用量。
3.1 胶凝材料用量
由于山砂质量不如河砂，配制相同强度等级的混凝土时，山砂混凝土胶凝材料总量宜大于河砂混凝土胶凝材料总量。一般C50山砂混凝土胶凝材料可为460～540 kg/m3，粉煤灰掺量可为15%～20%。
3.2 水胶比
水胶比应根据混凝土强度和耐久性要求合理确定。在砂率相同的情况下，随着水胶比的增大，山砂混凝土流动性增大，但强度降低且单位用水量过大混凝土易离析、泌水。要满足强度高耐久性好的要求，需采用较低水胶比，而低水胶比采用一般原材料和施工工艺难以获得大的流动性，故需掺入粉煤灰和高效减水剂以改善混凝土的流动性，提高其强度。一般情况下C50混凝土水胶比可选0.30～0.36。 3.3 砂率
选择砂率应综合考虑水胶比，碎石最大粒径和山砂混凝土的坍落度。由于山砂中石粉含量大使得砂率小时，集料的空隙率大，砂浆量小，新拌混凝土流动性小；砂率增大，集料的总表面积和空隙率增大，包裹砂子的水泥浆薄，砂粒间的摩阻力大，且粉体含量高，混凝土粘性大，流动性低，故需通过试验确定最佳砂率。试验研究表明在原材料技术要求相同条件下，山砂混凝土比普通混凝土砂率大3%～4%。对于C50山砂混凝土一般坍落度在75～90 mm时，宜取0.31%～0.35%；坍落度在180～200 mm时，宜取0.39%～0.42%。
3.4 集浆比
在对山砂混凝土配制前需对矿质混合料进行组成设计，确定密级配集料，获得嵌挤力、摩擦力较大的混合料结构，同时提高集浆比，可提高混凝土强度，减少混凝土的收缩。当选用适宜的集料配制山砂混凝土时，可固定集浆体积比为65∶35，以提高配制效率。
4 試件的制备、成型、养护和试验是否规范直接决定混凝土配制技术的成败
（1）山砂混凝土应采用强制式机械搅拌机、二次加水法搅拌。粉剂减水剂宜与胶凝材料、山砂、碎石同时加入搅拌机搅拌，液体减水剂宜与拌合水同时加入。掺矿物掺合料、外加剂的应适当延长搅拌时间，保证混凝土拌合物的均匀性。
（2）宜采用机械振捣成型试件。试件制作前，应检查试模安装精度，清除底板、侧模污物。
（3）在测试混凝土流动性时，当坍落度筒装满混凝土拌合物抹平后应立即垂直平稳地提起坍落度筒而不能旋转一个角度后上提，否则会给试样施加扭力，使测试值偏小。
（4）给标准试件加载做强度试验时，应合理选择压力机量程，使破坏荷载处于满量程的20%-80%，同时根据混凝土强度等级大小合理控制加载速度。
（5）由于山砂石粉含量多，使山砂混凝土浆体含量多，混凝土易失水产生塑性收缩，因此试件须严格进行标准养护。
5 试验-调整-总结是山砂混凝土配制技术的必经途径
山砂混凝土配制技术所考虑的因素较多，在配制时不能单纯依赖以往的配合比资料，而应遵循拌制材料的技术性质通过试验-调整循序渐进获得综合性能达到要求、施工指导性强的试验室配合比。同时要善于总结，及时发现配制中的问题，积累经验，提高配制效率。
6 结语
由于山砂制造工艺限制，粉末含量高必然会增加山砂混凝土的单位用水量，影响山砂混凝土综合性能。因此在中需严格控制各种材料质量及山砂粉末含量，分析各材料间的适应性和配制过程的关键环节才能提高配制质量和配制效率。
参考文献
[1] DB24/016-2010，山砂混凝土技术规程.
[2] JGJ55-2011，普通混凝土配合比设计规程.
[3] 周大庆，张道友，赵华耕，等.机制砂高性能混凝土配制设计的研究[J].国外建材科技，2005，26（3）.
关键词：山砂混凝土 配制技术 材料控制
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-02
贵州由于地质原因，洁净、级配佳的河砂匮乏，拌制混凝土主要采用山砂。山砂是由除土开采的碳酸盐类岩石经机械破碎筛分而成公称粒径小于5 mm的颗粒。作为地方特色材料山砂广泛应用于贵州土木工程建设中，其拌制的高性能混凝土技术日益成熟，但在实践中我们发现一些试验室存在未严格遵守试验规程，配合比设计方案不经济，混凝土强度达不到要求，混凝土易泌水、干缩裂缝多，耐久性差等问题。针对以上问题，笔者认为加强山砂混凝土材料控制和配制技术至关重要。
1 原材料质量是山砂混凝土配制技术的物质保证
1.1 胶凝材料
（1）水泥。水泥是山砂混凝土的胶凝材料，也是活性激发剂，其品种、质量和掺量直接影响混凝土的工作性、强度、耐久性和经济性。水泥愈细，比表面积愈大，需水量愈多，水化反应愈充分，早期强度愈大，但水泥太细或水泥掺量过多，会导致水化热过大，而在混凝土内部形成裂缝，降低混凝土强度和耐久性。水泥的标准稠度用水量少，能降低混凝土的水灰比提高混凝土的强度。水泥的细度、标准稠度用水量、比表面积、安定性、凝结时间等应满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求。高强混凝土宜优先选用旋窑生产质量稳定的强度等级为42.5或52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）掺合料。粉煤灰作为常用的掺合料，具有火山灰活性，粒径小、水化热低、和易性好、可改善混凝土抗硫酸盐能力。其活性效应对混凝土后期强度发展起重要作用，同時以玻璃珠形状存在的粉煤灰可降低颗粒间的摩擦力，改善混凝土拌合物流动性和硬化混凝土的微观结构。加入粉煤灰还可以降低混凝土绝热温升，改善混凝土的抗裂性。粉煤灰质量波动幅度较大，拌制C50混凝土应选用Ⅱ级以上的粉煤灰，实际掺量应通过试验确定。在山砂混凝土配制前需按GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中粉煤灰》测试粉煤灰的细度、需水量比、烧失量、安定性等技术指标。
1.2 集料
（1）细集料。采用机制山砂，机制山砂级配具有两头多（粗粒、粉粒多），中间少特点；且颗粒棱角多，表面粗糙，与浆体有较高的粘接性；同时山砂中石粉含量比河砂高。石粉是惰性材料，没有活性，不参与水泥的水化，它可起微集料作用填充混凝土的空隙，在单位用水量不变情况下，可增加混凝土浆体量和浆体的粘稠性，提高混凝土拌合物的黏聚性和保水性；使水泥石界面结构致密，提高混凝土强度和耐久性。但含量过大会降低水泥的胶凝性，影响混凝土拌和物的工作性且会降低混凝土的强度使混凝土结构产生收缩裂缝，因此应严格控制石粉的含量。国标GB/T14684-2011《建设用砂》对石粉含量规定相对较高，会导致配制不经济，因而建议采用贵州省地方标准DB24/016-2010《山砂混凝土技术规程》控制山砂中石粉含量。为防止山砂在开采、加工等环节混入易膨胀的泥土，在测石粉含量前须先通过亚甲蓝试验检验，同时对每批产品开展细度模数、颗粒级配、堆积密度、泥块含量、压碎值试验，检验后，各项性能指标应符合GB/T14684-2011《建设用砂》要求。
（2）粗集料。主要用碎石，碎石的抗压强度、最大粒径、表面特征、杂质含量对混凝土和易性、强度有较大影响。拌制高强混凝土所用碎石宜采用连续级配，最大公称粒径不宜大于25 mm，且需控制碎石中的针片状颗粒含量、含泥量和泥块含量。
1.3 外加剂
外加剂的品种和掺量应根据山砂混凝土强度等级、使用要求、施工条件、混凝土结构所处环境条件等因素经试验后确定。常用的外加剂是减水剂，在混凝土中适量掺入高效减水剂，可减少单位用水量，降低水胶比，增大混凝土拌合物流动性，节约水泥，提高混凝土强度和耐久性。但应注意外加剂掺量不宜过大，否则易导致混凝土离析和泌水，影响混凝土的耐久性，加速混凝土的劣化。外加剂质量应满足GB8076-2008《混凝土外加剂》要求，使用液体外加剂时，应注意扣除相应的含水量。
1.4 水
凡是可饮用的洁净的自来水和天然水，均可拌制混凝土。
2 材料间的适应性是混凝土配制技术中不可忽视的问题
原材料间的适应性对混凝土耐久性影响较大，应通过试验，确认材料混合材料间的相融性、适应性及有害物质的量的变化情况。如生产水泥使用的石膏调凝剂与减水剂如存在化学上的不适应，会造成减水剂使用于混凝土后单位用水量不是减少，反而是增加。其次，减水剂的剂量存在适应性。水泥中铝酸三钙含量越高，吸附能力越大，减水剂剂量适应性越差。超过饱和掺量时，掺再多的外加剂也不起减水作用，反而可能带来副作用。因此，应通过减水剂适应性的定量检验实测出拌制混凝土所用实际水泥与减水剂拌合后减水剂的掺量与减水率的关系，确定最优（饱和）掺量。另外应测试控制外加剂带入混凝土的含碱量。
3 确定各材料的比例用量是混凝土配制技术的关键环节
确定混凝土配合比关键是确定胶凝材料用量、水胶比、砂率和外加剂用量。
3.1 胶凝材料用量
由于山砂质量不如河砂，配制相同强度等级的混凝土时，山砂混凝土胶凝材料总量宜大于河砂混凝土胶凝材料总量。一般C50山砂混凝土胶凝材料可为460～540 kg/m3，粉煤灰掺量可为15%～20%。
3.2 水胶比
水胶比应根据混凝土强度和耐久性要求合理确定。在砂率相同的情况下，随着水胶比的增大，山砂混凝土流动性增大，但强度降低且单位用水量过大混凝土易离析、泌水。要满足强度高耐久性好的要求，需采用较低水胶比，而低水胶比采用一般原材料和施工工艺难以获得大的流动性，故需掺入粉煤灰和高效减水剂以改善混凝土的流动性，提高其强度。一般情况下C50混凝土水胶比可选0.30～0.36。 3.3 砂率
选择砂率应综合考虑水胶比，碎石最大粒径和山砂混凝土的坍落度。由于山砂中石粉含量大使得砂率小时，集料的空隙率大，砂浆量小，新拌混凝土流动性小；砂率增大，集料的总表面积和空隙率增大，包裹砂子的水泥浆薄，砂粒间的摩阻力大，且粉体含量高，混凝土粘性大，流动性低，故需通过试验确定最佳砂率。试验研究表明在原材料技术要求相同条件下，山砂混凝土比普通混凝土砂率大3%～4%。对于C50山砂混凝土一般坍落度在75～90 mm时，宜取0.31%～0.35%；坍落度在180～200 mm时，宜取0.39%～0.42%。
3.4 集浆比
在对山砂混凝土配制前需对矿质混合料进行组成设计，确定密级配集料，获得嵌挤力、摩擦力较大的混合料结构，同时提高集浆比，可提高混凝土强度，减少混凝土的收缩。当选用适宜的集料配制山砂混凝土时，可固定集浆体积比为65∶35，以提高配制效率。
4 試件的制备、成型、养护和试验是否规范直接决定混凝土配制技术的成败
（1）山砂混凝土应采用强制式机械搅拌机、二次加水法搅拌。粉剂减水剂宜与胶凝材料、山砂、碎石同时加入搅拌机搅拌，液体减水剂宜与拌合水同时加入。掺矿物掺合料、外加剂的应适当延长搅拌时间，保证混凝土拌合物的均匀性。
（2）宜采用机械振捣成型试件。试件制作前，应检查试模安装精度，清除底板、侧模污物。
（3）在测试混凝土流动性时，当坍落度筒装满混凝土拌合物抹平后应立即垂直平稳地提起坍落度筒而不能旋转一个角度后上提，否则会给试样施加扭力，使测试值偏小。
（4）给标准试件加载做强度试验时，应合理选择压力机量程，使破坏荷载处于满量程的20%-80%，同时根据混凝土强度等级大小合理控制加载速度。
（5）由于山砂石粉含量多，使山砂混凝土浆体含量多，混凝土易失水产生塑性收缩，因此试件须严格进行标准养护。
5 试验-调整-总结是山砂混凝土配制技术的必经途径
山砂混凝土配制技术所考虑的因素较多，在配制时不能单纯依赖以往的配合比资料，而应遵循拌制材料的技术性质通过试验-调整循序渐进获得综合性能达到要求、施工指导性强的试验室配合比。同时要善于总结，及时发现配制中的问题，积累经验，提高配制效率。
6 结语
由于山砂制造工艺限制，粉末含量高必然会增加山砂混凝土的单位用水量，影响山砂混凝土综合性能。因此在中需严格控制各种材料质量及山砂粉末含量，分析各材料间的适应性和配制过程的关键环节才能提高配制质量和配制效率。
参考文献
[1] DB24/016-2010，山砂混凝土技术规程.
[2] JGJ55-2011，普通混凝土配合比设计规程.
[3] 周大庆，张道友，赵华耕，等.机制砂高性能混凝土配制设计的研究[J].国外建材科技，2005，26（3）.