機(jī)制砂混凝土在高速公路中的應(yīng)用與成本分析

(泉州市交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站,泉州362000)

機(jī)制砂混凝土在高速公路中的應(yīng)用與成本分析

■張美娜

(泉州市交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站,泉州362000)

本文結(jié)合廈沙高速公路泉州德化段的工程建設(shè)，剖析我省機(jī)制砂的應(yīng)用現(xiàn)狀，研究機(jī)制砂對混凝土性能影響，提出機(jī)制砂混凝土的施工工藝及控制技術(shù)，并進(jìn)行成本分析，大力倡導(dǎo)、推廣機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

機(jī)制砂混凝土應(yīng)用成本分析

1 引言

機(jī)制砂混凝土在內(nèi)陸省份已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但在我省公路工程建設(shè)中推廣應(yīng)用卻一波三折。泉州廈沙高速公路地處德化段山區(qū)，沿線河砂資源緊缺，推廣應(yīng)用機(jī)制砂顯得尤為迫切。為此，特以機(jī)制砂混凝土為研究對象,對其物理力學(xué)性能以及控制技術(shù)進(jìn)行研究,并將研究成果用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。

2 機(jī)制砂應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

目前，河砂的開采管理存在一定疏漏，盜采濫采現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；部分生產(chǎn)單位采購海砂充當(dāng)河砂使用；沿海地區(qū)機(jī)制砂料源不足，機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)資質(zhì)審批困難等原因，嚴(yán)重制約著機(jī)制砂市場的健康發(fā)展。

其次，對機(jī)制砂及機(jī)制砂混凝土認(rèn)識不足，采用河砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。未掌握機(jī)制砂特性，不理解石粉與泥粉的本質(zhì)區(qū)別，認(rèn)為石粉含量越低越好，機(jī)械地將機(jī)制砂等同于河砂替代。因此，出現(xiàn)機(jī)制砂混凝土和易性差，水泥用量大等問題，誤解應(yīng)用機(jī)制砂混凝土是以次充好。

第三，尚未成熟掌握機(jī)制砂生產(chǎn)與質(zhì)量控制技術(shù)。未形成完善的機(jī)制砂準(zhǔn)入制度和引導(dǎo)機(jī)制，缺乏必要的機(jī)制砂質(zhì)量檢測及控制手段。在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、主要破碎及制砂設(shè)備選用、除粉等關(guān)鍵技術(shù)方面均存在問題，從而導(dǎo)致機(jī)制砂質(zhì)量良莠不齊。

最后，對機(jī)制砂混凝土的關(guān)鍵施工技術(shù)及相應(yīng)質(zhì)量控制方法研究還不夠深入。在攪拌、工作性調(diào)整、澆筑、振搗、養(yǎng)生等相關(guān)環(huán)節(jié)上控制不到位，從而阻礙了機(jī)制砂混凝土的推廣應(yīng)用。

3 機(jī)制砂與機(jī)制砂混凝土的研究與應(yīng)用

廈沙高速德化段新建路線里程長，工程量大，混凝土需求數(shù)量極大，由于河砂數(shù)量少，單價(jià)高，同時(shí)考慮到沿線隧道洞渣生產(chǎn)的碎石豐富，機(jī)制砂應(yīng)用被提上議事日程，這將有利于節(jié)約施工成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

同河砂相比，機(jī)制砂具有顆粒粗糙、多棱角、含有一定量石粉等特點(diǎn)，造成機(jī)制砂混凝土外觀粗糙，氣泡多，易出現(xiàn)微裂縫，因此，必須在使用前對機(jī)制砂進(jìn)行充分試驗(yàn)研究，總結(jié)出適用于機(jī)制砂混凝土的配制技術(shù)，而不能生搬硬套河砂混凝土施工經(jīng)驗(yàn)。本文以C30蓋梁、墩柱混凝土配合比設(shè)計(jì)為例，對機(jī)制砂混凝土進(jìn)行研究。

3.1 原材料

采用福建泉州美嶺PO 42.5級水泥，符合《通用硅酸鹽水泥》GB 175-2007要求；碎石采用石山隧道料場生產(chǎn)的Ⅱ級連續(xù)級配碎石，分為三檔摻配：4.75～13.2mm∶13.2～19mm∶19～31.5mm=10%∶30%∶60%；粉煤灰采用華陽后石電廠生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，需水量比98%,28d抗壓強(qiáng)度比103%；外加劑采用福建省億方建材有限公司生產(chǎn)的MCN-6高性能減水劑，減水率23%；機(jī)制砂采用石山隧道料場生產(chǎn)的Ⅱ級機(jī)制砂，同時(shí)采用泉州浮橋砂場生產(chǎn)的河砂進(jìn)行試驗(yàn)對比，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)詳見表1。

表1 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)

3.2 石粉含量對混凝土性能的影響

(1)石粉含量對坍落度的影響

從圖1可以看出,混凝土的坍落度隨著機(jī)制砂石粉含量的增加先增后減，當(dāng)石粉含量在7%～11%之間時(shí),混凝土的坍落度相差不大,即從石粉含量對混凝土坍落度的影響來看,機(jī)制砂的石粉含量7%～11%較為合理的。這是因?yàn)槭酆枯^少時(shí)，起到了潤滑作用，但當(dāng)含量超過一定數(shù)值時(shí)，其比表面積、吸水量增加更快，從而限制混凝土各組分的移動(dòng)，混凝土坍落度隨之變小。

圖1 石粉含量與坍落度關(guān)系

圖2 石粉含量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

(2)石粉含量對抗壓強(qiáng)度的影響

從圖2可以看出,C30混凝土隨著石粉含量的增加,混凝土的7d和28d的抗壓強(qiáng)度均是先變大后減小,在石粉含量為7%～15%時(shí),抗壓強(qiáng)度值較大。主要是因?yàn)?石粉可以起微集料的作用,填充集料之間以及集料與水泥漿之間的空隙,從而提高混凝土的密實(shí)性;同時(shí)使水粉比減小,從而提高混凝土拌和物穩(wěn)定性,故混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)變大的趨勢。但隨著石粉含量的持續(xù)增加,粗集料承擔(dān)的骨架作用變?nèi)?則使混凝土的抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢。

(3)石粉含量對抗?jié)B性能的影響

通過試驗(yàn)，石粉含量對混凝土水壓力抗?jié)B性能的影響規(guī)律雷同，在石粉含量7%～15%時(shí),混凝土抗?jié)B性能最好。

3.3 機(jī)制砂混凝土的試配與控制技術(shù)

經(jīng)過以上原材料的試驗(yàn)研究及現(xiàn)場配合比的反復(fù)試配，最終確定C30蓋梁、墩柱混凝土優(yōu)化配合比(表2)。下面就機(jī)制砂混凝土控制技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析。

(1)機(jī)制砂混凝土的試配步驟與普通混凝土相似，只是設(shè)計(jì)參數(shù)要根據(jù)機(jī)制砂特性進(jìn)行調(diào)整。試配時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)、顆粒級配、石粉含量，并按所選水灰比及碎石最大粒徑，通過試驗(yàn)確定合理砂率。與相同情況河砂配制的混凝土相比，機(jī)制砂混凝土的砂率宜高出2%～4%。應(yīng)避免因機(jī)制砂級配不良、砂率選擇不當(dāng)、用水量偏高、減水劑摻量不當(dāng)或減水劑與水泥不匹配等情況，造成機(jī)制砂混凝土在出機(jī)、卸料過程中離析，振后易泌水，或者出現(xiàn)混凝土假凝等現(xiàn)象發(fā)生。

(2)必須嚴(yán)格控制機(jī)制砂生產(chǎn)質(zhì)量。從源頭抓好母巖質(zhì)量，母巖不應(yīng)具有潛在堿活性；控制好生產(chǎn)工藝，確保機(jī)制砂的顆粒級配、石粉含量等技術(shù)指標(biāo)合理。

(3)機(jī)制砂混凝土的攪拌。由于機(jī)制砂含有較多石粉，且石粉容易附著在顆粒表面，在拌制混凝土過程中不易攪拌均勻，所以應(yīng)較河砂混凝土增加30s～60s的攪拌時(shí)間，以改善機(jī)制砂混凝土的和易性，提高保水性與粘聚性。

(4)機(jī)制砂混凝土澆筑。當(dāng)機(jī)制砂混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短振搗時(shí)間，以避免機(jī)制砂混凝土因液化而出現(xiàn)離析、泌水等現(xiàn)象。

(5)機(jī)制砂混凝土的養(yǎng)生。與河砂混凝土相比，機(jī)制砂級配較差，石粉較多，混凝土漿體含量較大，容易在早期因失水產(chǎn)生塑性收縮，后期產(chǎn)生干燥收縮等現(xiàn)象。所以，要加強(qiáng)機(jī)制砂混凝土的養(yǎng)生，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，避免機(jī)制砂混凝土產(chǎn)生裂縫。

表2 C30蓋梁、墩柱混凝土配合比

3.4 機(jī)制砂混凝土的質(zhì)量驗(yàn)證

根據(jù)施工過程留取混凝土試件的28d抗壓強(qiáng)度及交工驗(yàn)收前質(zhì)量檢測結(jié)果顯示，廈沙高速德化段全線混凝土抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土表面平滑、未發(fā)現(xiàn)蜂窩麻面、未出現(xiàn)有害裂縫、外觀質(zhì)量良好。

4 混凝土成本分析

從混凝土的成本分析看，機(jī)制砂混凝土所節(jié)約的成本主要體現(xiàn)在機(jī)制砂與河砂的成本差別上，與不同標(biāo)段、不同標(biāo)號等級混凝土關(guān)系不大。C30混凝土單價(jià)成本分析見表3，每方混凝土節(jié)省成本約55.2元。

從全線7個(gè)合同段應(yīng)用機(jī)制砂混凝土情況來看，如表4，總體節(jié)約建設(shè)成本5500多萬元，效益顯著。

表3 C30機(jī)制砂與河砂混凝土單價(jià)成本分析表

表4 廈沙高速德化段A1-A7機(jī)制砂混凝土節(jié)約成本統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語

正確認(rèn)識河砂和機(jī)制砂的區(qū)別，控制好機(jī)制砂的級配、石粉含量，以及機(jī)制砂混凝土的配合比，同樣能生產(chǎn)出高質(zhì)量、滿足要求的混凝土。推廣應(yīng)用機(jī)制砂，節(jié)約建設(shè)成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，利在當(dāng)代，功在千秋。

［1］GB/T 14684-2011，建設(shè)用砂［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［2］JT/T 819-2011，公路工程水泥混凝土用機(jī)制砂［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］JTG/T F50－2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［4］武漢理工大學(xué).機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)指南［S］.北京：人民交通出版社，2008.