機制砂在高性能混凝土中的應用

高博　孫鵬

（中交一公局總承包經營分公司北京　100024）

機制砂在高性能混凝土中的應用

高博孫鵬

（中交一公局總承包經營分公司北京100024）

本文依托實際工程，結合渝東南地區混凝土原材料的實際情況，采用當地產的機制砂和天然砂混合以及控制機制砂石粉含量的方法，通過試驗優化混凝土配合比，試驗結果表明，用60%的機制砂與40%的天然細砂作為細集料的高性能混凝土其各項技術指標要求能夠達到設計和施工要求，與天然中砂相比，其環保性和經濟性更為理想。

機制砂；高性能混凝土；混凝土配合比；經濟性

前言

隨著我國基礎設施建設的高速發展，建筑用砂需求的逐年增加。據統計，目前我國每年消耗砂資源50億m3。由于天然砂資源逐步減少且分布不均，短期內不可再生，過度開采天然砂對環境也造成了很大的破壞，所以為了節約資源與能源，降低成本，保護環境，使用機制砂代替天然砂已成為可持續發展的必然選擇。

1　工程概況

由于本工程地處渝東南地區，地理環境十分惡略，為典型的山區高速公路，當地的天然河砂資源較少，且含泥量比較大，級配差，不能用于高標號、高性能混凝土。因此，在橋梁上部構造的施工中只能采用洞庭湖河砂，但洞庭湖河砂的運距遠，單價高，且供應緊張。所以，為了保證工程質量，降低工程造價，保護當地環境，我部決定采用當地產的機制砂和洞庭湖河砂的混合料作為混凝土的細集料。

2　機制砂

首先我部對當地的巖石進行了調查分析。分析指出，當地的巖石為沉積巖（水成巖）中的石灰巖且為白云質灰巖，屬于巖石層理較明顯的中硬巖石，其抗壓強度在60～150MPa，吸水率在0.1～4.5%，表觀密度在2000～2800kg/m3。通過試驗確定本地區巖石的單軸保水抗壓強度平均值為80MPa，吸水率平均值為1.5%，表觀密度平均值為2650kg/m3。以上數據表明，使用其作為機制砂的母材能夠充分滿足設計和規范要求；其次使用專門的制砂設備，調整篩網和控制粉塵含量，發現其級配和細度模數等技術指標能夠達到設計和規范要求。

3　混凝土配合比

當機制砂和河砂的參配比例為6：4時，混凝土強度和工作性能最佳，在滿足設計和施工要求的同時還有相當的經濟性。

當細集料為100%機制砂時，雖然混凝土強度較高，工作性能不佳（較粘）。

當細集料為100%河砂時，雖然混凝土各方面都能滿足設計和施工要求，但其成本太高。通過以上總結，我部選擇編號為3的混凝土配合比為試驗室配合比。

4　混凝土的質量控制

在實際施工時由于機制砂的自身特點，為保證工程質量，我們還應加強以下幾點的過程質量控制：

（1）嚴格控制生產機制砂的母材原料，保證母材性能；

（2）嚴格控制機制砂的生產加工工藝，確保機制砂在進場時應進行顆粒級配、細度模數、泥塊含量、石粉含量、MB值、松堆密度、壓碎值等指標的檢驗工作。同時，由于機制砂為巖石經破碎、篩分制得，生產過程中容易產生質量波動。為保證混凝土質量，機制砂的細度模數變化范圍不應超過±0.2，石粉含量的變化范圍不應超過±2。

（3）由于混合砂拌制的混凝土與河砂拌制的混凝土比較，其工作性能相對較差，雖然通過試驗比較兩者拌制的混凝土外觀質量和強度相對差不多，但混合砂拌制的混凝土外觀質量和強度不是很穩定。為了達到外觀質量和強度相對穩定的效果，混凝土的攪拌宜采用雙臥軸式、行星式或逆流式強制攪拌機拌和，不得使用自落式攪拌機，攪拌站應采用計算機控制技術，現場關鍵部位采用監控系統，攪拌混凝土前應嚴格測定粗細集料的含水率，以便及時調整施工配合比。

（4）延長混凝土的拌和時間，使之能夠充分的攪拌均勻以增強混凝土的和易性，由于混合砂內含機制砂而機制砂不象河砂那樣光圓所以作了拌和時間的逐步加長試驗，觀察混凝土的性能，根據試驗，最終確定拌和時間為2.5～3min。

（5）混凝土最好采用混凝土罐車運輸，并且利用施工現場環境及施工便道條件設計好運輸路線有效的縮短混凝土的運輸距離，防止混凝土離析，混凝土運輸時間控制在30min左右。

5　結論

利用正交試驗對C50混合砂高性能混凝土配合比進行優化，試驗結果表明：用60%的機制砂與40%的天然細砂作細集料能配制出和易性、力學性能良好的高性能混凝土。

結合渝東南的實際情況，機制砂和天然細砂按合適比例混摻后可以替代河砂配制高性能混凝土，緩解此區域建筑用砂矛盾，不僅具有一定的經濟性和適應性，還具有一定的環境效益和社會效益。由于機制砂的生產不受氣候、季節的影響，在生產工藝上若能加強有效控制，使其性能指標相對穩定，則混凝土的和易性、力學性及經濟性都有明顯改善，有利于提高建筑工程的質量和控制其成本。

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TU528

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1673-0038（2015）48-0130-01

2015-11-14