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機制砂質(zhì)量綜合評價分析探討

2022-05-09 07:00林添興
廣東建材 2022年4期
關(guān)鍵詞:石粉模數(shù)細度

林添興

(科之杰新材料集團有限公司)

0 前言

我們國家這十幾年連續(xù)的大規(guī)?;胺康禺a(chǎn)市場的旺盛發(fā)展,導(dǎo)致全國各地河砂資源日益匱乏,各地政府主管部門相繼出臺河砂限采令,使全國各地的機制砂得以逐步推廣使用;另一方面,國家及地方環(huán)保部門不斷加大對砂石礦山的環(huán)保督察力度,機制砂的市場供應(yīng)并不太穩(wěn)定,質(zhì)量參差不齊,對混凝土性能和質(zhì)量造成極大的影響。

機制砂質(zhì)量對混凝土的性能有很大的影響。在國標《建設(shè)用砂》GB/T 14684-2011 和行標《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》JGJ 52-2006 中,對機制砂的各項性能及其試驗方法有明確的規(guī)定。標準中規(guī)定的指標是針對機制砂的具體性能進行衡量和評價的,但在一個地區(qū)區(qū)域范圍內(nèi),通常都有幾個甚至多個砂石場,可能也有專門的機制砂生產(chǎn)廠,那如何評價某個地區(qū)或某一個砂場機制砂整體的質(zhì)量呢?

對某一個地區(qū)或某一個砂場機制砂的整體質(zhì)量進行評價這個課題,一個重要的思路,是建立評價指標體系。單個的機制砂樣品其質(zhì)量是根據(jù)標準規(guī)定的指標進行測試的,而對一個地區(qū)多個砂場的機制砂整體質(zhì)量或?qū)σ粋€砂場其連續(xù)生產(chǎn)的多批次機制砂的整體質(zhì)量進行評價,就需要建立一個指標評價體系。在實際操作時,作者以公司在全國的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為依托,對全國多個省市的機制砂進行抽樣,對抽樣的機制砂樣品按照《建設(shè)用砂》GB/T 14684-2011 的規(guī)定進行各項性能的檢測,根據(jù)測試結(jié)果,從機制砂的細度模數(shù)、MB 值、石粉含量和壓碎值這四項指標進行分析,分別建立這四項指標的評價公式,建立各項指標的評價項目并分別設(shè)置權(quán)重,從而得出機制砂這四項指標的各自評分,再根據(jù)綜合評價公式得出機制砂這四項指標的綜合評分,作為衡量某個地區(qū)或某一個砂場機制砂整體質(zhì)量的參考指標。

1 機制砂來源分布

本次抽樣的機制砂涵蓋了福建、海南、廣東、重慶、貴州、河南、陜西、浙江、江西、湖南等10 個省市,抽樣數(shù)量共251 個,樣品來源分布數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 機制砂來源分布

2 機制砂質(zhì)量測試結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)成分分析

機制砂由巖石破碎制成,因此,機制砂的性能受到其母巖特性的影響。對從福建、海南、廣東、浙江、湖南、江西、河南等幾個省份抽樣的51 個機制砂樣品進行了化學(xué)成分檢測分析,測試結(jié)果如圖1~圖7。

從圖1~圖7 的數(shù)據(jù)可以看出,幾個省份的機制砂化學(xué)成分差別還是很大的:

圖1 福建地區(qū)機制砂主要成分分析

圖2 浙江地區(qū)機制砂主要成分分析

圖3 廣東地區(qū)機制砂主要成分分析

圖4 海南地區(qū)機制砂主要成分分析

圖5 湖南地區(qū)機制砂主要成分分析

圖6 江西地區(qū)機制砂主要成分分析

圖7 河南地區(qū)機制砂主要成分分析

⑴福建和浙江的機制砂以二氧化硅為主要成分,但福建地區(qū)機制砂二氧化硅的含量普遍比浙江的要高一些;

⑵廣東抽樣的10 個機制砂樣品,有8 個機制砂樣品以二氧化硅為主要成分,另有2 個樣品其二氧化硅和氧化鈣含量都比較高;海南的6 個機制砂樣品,其主要成分中,二氧化硅和氧化鈣的含量都比較高;

⑶湖南抽樣的8 個機制砂樣品,有6 個樣品以氧化鈣為主要成分,2 個樣品以二氧化硅為主要成分;江西抽取的5 個機制砂樣品,有2 個樣品以氧化鈣為主要成分,2 個樣品以二氧化硅為主要成分,1 個樣品以二氧化硅和氧化鈣為主要成分;

⑷河南抽樣的8 個機制砂樣品,有6 個樣品以氧化鈣為主要成分,2 個樣品以二氧化硅和氧化鈣為主要成分。

2.2 細度模數(shù)分析

對從10 個省市抽取的251 個機制砂樣品進行篩分和細度模數(shù)分析,統(tǒng)計分析結(jié)果如表2。

從表2 可以看出:

表2 機制砂細度模數(shù)檢測結(jié)果統(tǒng)計分析

⑴所抽取的251 個機制砂樣品,平均細度模數(shù)達到3.0,細度模數(shù)超過3.1 的粗砂占比高達40%,表明這些地區(qū)的機制砂整體顆粒偏粗;

⑵細度模數(shù)均值超過3.1 的省市有海南、湖南、河南,均值為3.2,機制砂細度模數(shù)最大值超過3.5 的省份有海南、湖南、河南、江西,其中海南的機制砂細度模數(shù)最大,高達3.8。

為了較為系統(tǒng)地對某地區(qū)機制砂的細度模數(shù)總體狀況進行評價,作者嘗試從Mx 均值、粗砂占比、Mx≥3.5 占比、Mx 最大值、Mx 最小值五個方面對機制砂細度模數(shù)這個維度指標進行評價,根據(jù)評分得出該省市機制砂細度模數(shù)指標的好與差。建立的評價指標如下:

⑴P=20%×(P1+P2+P3+P4+P5)

⑵P1=100-|(Mx-2.75)/2.75×100|

⑶P2=100-粗砂占比

⑷P3=100-Mx≥3.5 占比

⑸P4=100-(Mx最大-2.75)/2.75×100

⑹P5=100-(2.75-Mx最?。?2.75×100

上述公式中,P 是細度模數(shù)指標的最后評分總和,Pi是上述5 個方面的單項評分。在GB 8076-2008 標準中,規(guī)定試驗用砂的細度模數(shù)應(yīng)在2.6~2.9[1]之間,因此取中值2.75 作為最佳細度模數(shù)。根據(jù)以上評價公式,得出所抽樣省市機制砂細度模數(shù)綜合評分結(jié)果如表3。

表3 機制砂細度模數(shù)指標綜合評分結(jié)果

根據(jù)表3 數(shù)據(jù),分析結(jié)果及建議如下:

⑴就細度模數(shù)的控制質(zhì)量來說,控制最好的省市依次是:重慶、廣東、福建,細度模數(shù)指標評分結(jié)果均在85分以上;控制最差的省份依次是海南、河南、湖南、江西,細度模數(shù)指標評分結(jié)果均在75 分以下;

⑵機制砂細度模數(shù)控制較差的省份,混凝土攪拌站在生產(chǎn)時要加強機制砂進廠質(zhì)量控制,嚴格監(jiān)測機制砂細度模數(shù)的變化,生產(chǎn)上注意及時調(diào)整砂率,建議配制一定比例的細砂,防止混凝土泌水離析,確?;炷梁鸵仔詽M足要求。

2.3 MB 值及石粉含量分析

對從10 個省市抽取的251 個機制砂樣品的MB 值及石粉含量進行測試分析,統(tǒng)計分析結(jié)果如表4。

從表4 可以看出:

表4 機制砂MB 值及石粉含量檢測結(jié)果統(tǒng)計分析

⑴所抽樣的251 個機制砂樣品,MB 值平均值達到1.7,MB 值超過1.4 的機制砂占比高達40%;其中,江西、海南、陜西、湖南、廣東等五個省份的機制砂MB 值均值超過1.4;

⑵所抽樣的251 個機制砂樣品,石粉含量平均值達到9.6%,石粉含量超過10%的機制砂占比高達42%;貴州、陜西、重慶、廣東、海南所抽樣的機制砂石粉含量均值超過10%;廣東、貴州、陜西、江西等四省的機制砂石粉含量最大值均超過20%;

⑶MB 值平均值小于1.4 同時石粉含量平均值低于10%的省份只有浙江、福建和河南,表明這些省份對機制砂的含泥量和石粉含量控制比較好;其余省份對機制砂含泥量和石粉含量的控制不甚理想,距離標準的要求還有差距。

為了較為系統(tǒng)地對某地區(qū)機制砂的泥粉含量總體狀況進行評價,作者嘗試從MB 值均值、MB 值>1.4 占比、MB 值最大值、石粉含量均值、石粉含量>10%占比這五個方面對機制砂MB 值和石粉含量這個維度指標進行評價,根據(jù)評分得出該地區(qū)機制砂MB 值和石粉含量指標控制的好與差。建立的評價指標如下:

⑴P=20%×(P1+P2+P3+P4+P5)

⑵P1=100-(MB 值-1.4)/1.4×100,MB 值超過2.8本項計0 分

⑶P2=100-MB>1.4 占比

⑷P3=100-(MB 值最大值-1.4)/1.4×100,MB 值超過2.8 本項計0 分

⑸P4=100-(石粉含量均值-10)/10×100

⑹P5=100-石粉含量>10%占比

上述公式中,P 是MB 值和石粉含量指標的最后評分總和,Pi 是上述5 個方面的單項評分。在GB/T 14684-2011 標準中,規(guī)定機制砂的MB 值≤1.4 時,石粉含量≤10%[2]。因此,在評價時,以MB 值1.4 和石粉含量10%作為界限值。根據(jù)以上評價公式,得出所抽樣的各省市機制砂MB 值和石粉含量指標綜合評分結(jié)果如表5。

表5 機制砂MB 值及石粉含量指標綜合評分結(jié)果

根據(jù)表5 數(shù)據(jù),分析結(jié)果及建議如下:

⑴機制砂MB 值及石粉含量指標綜合評分超過80分的省份有浙江、福建、貴州,表明這些省份對機制砂的含泥量和石粉含量控制比較好;控制最差的省份依次是海南、陜西、江西、湖南、廣東,機制砂MB 值及石粉含量指標綜合評分均低于60 分;

⑵MB 值控制較差和機制砂石粉含量較高的省份,混凝土攪拌站在生產(chǎn)時要加強機制砂進廠質(zhì)量控制,嚴格監(jiān)測機制砂MB 值和石粉含量的變化,及時調(diào)整配合比,預(yù)防混凝土強度下降、和易性變差、流動性損失增大、裂縫和收縮增多等問題。

2.4 壓碎值指標分析

對從10 個省市抽取的251 個機制砂樣品的壓碎值指標進行測試分析,統(tǒng)計分析結(jié)果如表6。

表6 機制砂壓碎值指標檢測結(jié)果統(tǒng)計分析

從表6 可以看出:

⑴251 個機制砂樣品,單級最大壓碎指標均值為23%,單級最大壓碎指標>30%的機制砂共40 個,占比15.9%,其中廣東省機制砂單級最大壓碎指標均值32.0%;

⑵單級最大壓碎指標>30%的機制砂樣品數(shù),廣東最多有20 個,占其抽樣總數(shù)的47%,其次為陜西,共9個,占其抽樣總數(shù)的41%;

⑶251 個機制砂樣品,總壓碎值均值為17.0%,其中,廣東省機制砂的總壓碎值均值最高,達23.5%,浙江為23.1%,陜西為21.8%;

⑷總壓碎值≥30%的機制砂樣品,陜西最多有5 個,占其抽樣總數(shù)的23%,其次是廣東有3 個,占其抽樣總數(shù)的7%,江西有1 個,占其抽樣總數(shù)的6%。

為了較為系統(tǒng)地對某地區(qū)機制砂的壓碎值指標總體狀況進行評價,作者嘗試從單級最大壓碎指標均值、單級最大壓碎指標>30%占比、總壓碎值均值、總壓碎值>30%占比這四個方面對機制砂壓碎值這個維度指標進行評價,根據(jù)評分得出該地區(qū)機制砂壓碎值指標控制的好與差。建立的評價指標如下:

⑴P=25%×(P1+P2+P3+P4)

⑵P1=100-Ci/30%×100

⑶P2=100-單級最大壓碎值>30%占比

⑷P3=100-C總/30%×100

⑸P4=100-總壓碎值≥30%占比

上述公式中,P 是壓碎值指標的最后評分總和,Pi是上述4 個方面的單項評分,Ci 是單級最大壓碎指標均值,C總是機制砂總壓碎值。在GB/T 14684-2011 標準中規(guī)定,機制砂的單級最大壓碎指標≤30%[3],在JGJ 52-2006 標準中規(guī)定,人工砂的總壓碎值指標應(yīng)小于30%[4]。因此,在評價時,以單級最大壓碎指標30%和總壓碎值30%作為界限值。根據(jù)以上評價公式,得出所抽樣的各省市機制砂壓碎值指標綜合評分結(jié)果如表7。

表7 機制砂壓碎值指標綜合評分結(jié)果

根據(jù)表7 數(shù)據(jù),分析結(jié)果及建議如下:

⑴壓碎值指標綜合評分70 分以上的省市有重慶、貴州和海南,表明這些省市的機制砂對壓碎值指標控制相對較好;控制最差的省份依次是廣東、陜西、浙江,壓碎值指標綜合評分均低于60 分;

⑵單級最大壓碎指標均值超過30%及總壓碎值均值較高的廣東、浙江、陜西等地區(qū),混凝土攪拌站在生產(chǎn)時要加強機制砂進廠質(zhì)量控制,嚴格監(jiān)測機制砂單級最大壓碎指標值的變化,防止混凝土出現(xiàn)強度質(zhì)量問題。

2.5 機制砂質(zhì)量綜合評價分析

為了全面系統(tǒng)地對某地區(qū)機制砂的總體質(zhì)量狀況進行評價,作者以細度模數(shù)、MB 值、石粉含量和壓碎值等四項指標單項評分結(jié)果,建立這四項指標的綜合評價公式,根據(jù)綜合評分得出該地區(qū)機制砂總體質(zhì)量控制的好與差。建立的綜合評價公式如下:

P=25%×PMx+50%×PMB+25%×PCr

上述公式中,P 是機制砂的綜合評分結(jié)果,PMx是機制砂細度模數(shù)單項評分,PMB是機制砂MB 值和石粉含量單項評分,PCr是機制砂壓碎值指標單項評分。根據(jù)以上評價公式,得出所抽樣的各省市機制砂綜合評分結(jié)果如表8。

表8 機制砂四項指標綜合評分結(jié)果

根據(jù)表8 數(shù)據(jù),分析結(jié)果及建議如下:

⑴四項指標綜合評分80 分以上的省市有浙江和福建,表明這些省市的機制砂總體質(zhì)量相對較好;總體質(zhì)量最差的省份依次是陜西、海南、江西,綜合評分均低于60 分;總體質(zhì)量控制較差的省份有廣東、湖南、河南,綜合評分均低于70 分;

⑵綜合評分結(jié)果最差和較差的省份,攪拌站應(yīng)注意對進場機制砂質(zhì)量進行嚴格檢測,根據(jù)機制砂質(zhì)量波動情況及時調(diào)整混凝土配合比,防止機制砂質(zhì)量波動影響混凝土質(zhì)量,造成質(zhì)量隱患。

3 總結(jié)及建議

從所抽取的10 個省市的251 個機制砂樣品的測試及分析結(jié)果,得出如下結(jié)論和建議:

⑴全國各地機制砂的化學(xué)成分差異較大,有的以二氧化硅為主,有的以氧化鈣為主,有的二者兼而有之。一般來說,以氧化鈣為主要成分的機制砂和壓碎值指標比較高的機制砂,石粉含量會比較高一些;

⑵從細度模數(shù)指標來看,251 個機制砂樣品的細度模數(shù)平均值為3.0,屬于粗砂范圍的機制砂樣品數(shù)量占比40%,其中海南、湖南、河南三個省份所抽樣的機制砂細度模數(shù)平均值達3.2,這些地區(qū)機制砂總體偏粗、級配較差;

⑶從MB 值和石粉含量指標來看,機制砂MB 值均值≤1.4 同時石粉含量均值≤10%的省份只有浙江、福建和河南。所抽樣的251 個機制砂樣品石粉含量均值達9.6%,其中石粉含量>10%的機制砂樣品數(shù)量占比達42%,MB 值>1.4 的機制砂樣品數(shù)量占比達40%,表明所抽樣省市的機制砂行業(yè)對機制砂泥粉含量的控制總體比較不理想,機制砂泥粉含量超標現(xiàn)象較為普遍;

⑷從機制砂壓碎值指標來看,總體控制較好,廣東、陜西和浙江三省相對比較差,其中廣東省所抽樣的機制砂單級最大壓碎指標均值最高,達32.0%,總壓碎值指標23.5%,在所抽樣的10 個省市中都是最高的;

⑸從機制砂四項指標綜合評價結(jié)果來看,浙江和福建等省份的機制砂總體質(zhì)量最好,陜西、海南、江西等省份的機制砂總體質(zhì)量最差,廣東、湖南、河南等省份的機制砂總體質(zhì)量較差;

⑹從混凝土質(zhì)量控制的角度來分析,有必要在混凝土行業(yè)大力推廣精品機制砂、級配砂的生產(chǎn)。機制砂的生產(chǎn)需要規(guī)范化,從源頭上控制好機制砂的質(zhì)量,有助于減少后端混凝土產(chǎn)生的質(zhì)量問題,減少建筑工程的維護成本,提高混凝土行業(yè)的整體社會效益。

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