機制砂在高性能混凝土中的應用

葛衛

摘要：本文結合我國機制砂的使用現狀，對機制砂在高性能混凝土中的應用做了具體的分析，通過調查研究掌握了機制砂摻加細砂配制高性能混凝土的變化規律，本研究認為若想滿足高性能混凝土的各項施工技術的要求，需要嚴格控制機制砂和天然細砂的比例：60%的機制砂加上40%的天然細砂作為細骨料，這種比例配制的混凝土性能更好，相對天然中砂更具有優勢。

關鍵詞：機制砂；高性能；混凝土

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）30-0147-02

0引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，其基礎設施建設數量也呈逐年上升的趨勢，同而建筑用砂需求量也越來越大。我國是世界上消耗砂的大國，每年其消耗約50億m³。天然砂資源是一種不可再生資源，在我國天然砂分布不均勻，如果對天然砂的開采不加以嚴格管理，會破壞自然環境，為了節約資源以及能源，保護我國的自然環境，提高其性能、降低成本，盡量減少對天然砂的使用，將機制砂作為主要骨料成分是可持續發展的必然選擇。

1機制砂使用現狀

機制砂相對于天然砂來說更具有優勢，圖1為機制砂的消費量趨勢圖由于其有害雜質少，清潔無泥，符合生態標準，且具有質地優良，成分穩定，級配良好等眾多優點需求量年年增加，同時也可以通過生產工藝對細度模數進行控制，機制砂的生產可以按照用戶的要求來組織生產。隨著機制砂被廣泛應用在各基礎設施建設當中，機制砂不僅配制出了從C10-C100的普通混凝土，且用機制砂已配制出了高性能泵送混凝土，強度為C100的機制砂混凝土90d實際強度更高，在實際應用中它的強度為155MPa。在水利、水電工程當中，機制砂的應用最為成熟，像水利、水電工程要求相比于其它工程更高。對于機制砂的生產來說，它一般都是自產自用，一般應用在如三峽大壩二期、三期工程等大中型生產線，像三峽工程一般都采用花崗巖機制砂做細骨料，水電工程如龍灘水電站其細骨料采用石灰巖機制砂。除此之外，對于核電站工程這種大型工程來說，它也一般使用機制砂配制混凝土，因為混凝土的優良性：機制砂穩定性更好、可以控制。而核電站混凝土用量相對較大，且施工周期也較長，一般常使用的河砂的細度模數與含泥量難以保證它長時間的穩定性，使用機制砂可以對混凝土的質量進行控制。機制砂的使用在目前仍然處于起步階段，在市政、工業、民用工程應用較少。

2機制砂生產過程中存在的問題

機制砂的應用在質量和數量上替代天然砂的比例較少。雖然近些年，機制砂行業取得了迅猛的發展成績，不過機制砂在市場當中所占的份額比重遠遠不如其它材料。機制砂受傳統觀念的束縛，也影響了它的開發和應用，因為這個因素也影響了機制砂的推廣使用。因此，機制砂無論是質量層面還是在數量層面，其代替天然砂的比例不容樂觀；沒有充分認知到石粉對機制砂的作用。機制砂的石粉含量也是影響機制砂推廣使用的一個原因，很多人沒有充分認識到石粉對機制砂所起到的作用。機制砂生產工藝較低。機制砂的生產行業受多種因素的影響，導致其生產工藝不高，現如今的生產方式會污染環境，其不僅會有噪聲污染，且會有粉塵污染。機制砂應用在高性能混凝土的應用相對于普通砂來說明顯不足，不過機制砂應用在普通混凝土比高性能混凝土多，差別較大。行業準入門檻低，機制砂的生產公司大多是由不具規模的中小企業進行生產，所生產出的產品質量差異較大，有好有壞，整體不理想，行業集中度不高，缺乏專業性，行業布局不合理，限制了機制砂的應用和發展。機制砂由于其顆粒級配較差，尤其是大于2.5mm和小于0.08mm顆粒明顯多于天然砂，級配波動較大，導致混凝土和易性變幻無常，難以控制；并且容易造成混凝土外觀質量缺陷。單純使用機制砂配置水泥混凝土還會造成水泥量的增加，不利于成本控制。機制砂中石粉含量對混凝土強度及彈性模量影響很大，石粉含量越高，混凝土強度和彈性模量會越低。

3機制砂在高性能混凝土中的應用

3.1混凝土攪拌不易使用自落式攪拌機

對于混合砂拌制的混凝土來說，其工作性能相比河砂拌制的混凝土較差，通過試驗比較混合砂拌制的混凝土和河砂拌制的混凝土無論是在外觀質量還是強度方面都沒有明顯差異，不過混合砂拌制的混凝土外觀質量穩定性不是很好，且強度穩定性能也不理想。為了混凝土的外觀質量與強度兩者性能更為穩定，混凝土攪拌不易使用自落式攪拌機，應當采用雙臥軸式或逆流式強制攪拌機拌和，為了強化對它的質量控制，拌站應當采用計算機控制技術，對其加以嚴格控制，現場關鍵部位采用監控系統，在混凝土進行攪拌前，試驗人員應當對粗細集料的含水率進行嚴格控制，目的是可以及時有效調整施工配合比。

3.2使混凝土的拌和時間有效延長

通過混凝土拌和時間的有效延長，使混凝土攪拌均勻，從而使混凝土的和易性得以增強。混合砂當中含有機制砂的成分，機制砂的沒有河砂那樣光圓，通過延長2.5分鐘至3分鐘的拌和時間，可以增強混凝土的和易性。

3.3對機制砂的生產藝加以嚴格控制

對機制砂的生產加工工藝加以嚴格控制，為了確保機制砂的質量，機制砂在投入使用前，應當嚴格做好機制砂各指標的檢驗工作，如石粉含量、顆粒級配、壓碎值、泥塊含量、細度模數、MB值等。于此同時，因為機制砂由巖石經檢驗、破碎、加工、配制、篩分制得，因此機制砂在生產過程中易產生質量波動。為了可以提高混凝土的使用性能，保證混凝土質量，應當嚴格控制機制砂的細度模數和石粉含量，將±0.2左右作為兩者的變化范圍。

3.4機制砂混凝土拌合及運輸

為了可能使混凝土的運輸距離得以有效縮短，應當有效結合施工現場環境，充分利用施工便道條件，選擇最好的運輸路線，在運輸過程中，避免混凝土離析，嚴格控制好混凝土的運輸時間，其運輸時間不超過30分鐘。

機制砂混凝土在運輸過程中應確保混凝土不發生離析、漏漿、嚴重泌水以及坍落度損失過多現象，運輸到澆注地點的混凝土應保持均勻和規定的坍落度。當運輸至現場的混凝土發生離析現象時應在澆筑前對混凝土進行二次攪拌，但不得加水。可以采用少裝快運、少停留、少倒運等方法來減少混凝土的含氣量和坍落度損失，并且要求施工現場報檢時間必須準確，以免混凝土運到現場后不能得到及時澆注，造成混凝土拌合物性能的改變，從而影響混凝土的耐久性和外觀質量。

3.5加強機制砂混凝土的振搗和養護

由于機制砂混凝土粘聚性較大，流動性設有河砂好：所以在施工中應加強混凝土的振搗，以確保混凝土振搗均勻、密實。振搗時應根據被振搗的混凝土結構形式、斷面尺寸、深度等性質選擇適宜的振搗器，應能夠保證混凝土獲得足夠的振實程度，不得漏振、欠振和過振。對于鋼筋較密集，有預埋件難以澆筑和容易發生缺陷的部位應預先制定好技術措施，確保順利布料和振搗密實。

由于機制砂石粉含量較多，水分散失較快，所以要求在混凝土澆筑完完畢后12h內及時進行覆蓋或灑水養護，混凝土灑水養護及保濕時間不得少于14d以確保機制砂混凝土強度的增長：并且要及時掌握機制砂混凝土強度情況，確保機制砂混凝土施工質量。

4結論

通過對機制砂與天然細砂按合理的比例所配制的混凝土完全可以代替由河砂所配制出的高性能混凝土，不僅可以保護環境，降低施工成本，同時也可以緩解區域建筑用砂矛盾，具有經濟性、環境效益、適應性、社會效益等四重優勢。機制砂不僅性能較好，且它的生產不受氣候、季節的影響，機制砂在生產過程中，倘若能夠有效控制其工藝，提高其性能指標的穩定性，那么不僅混凝土的經濟性會得以提高，混凝土和易性以及力學性也都會有明顯的改善，利于降低建筑工程的施工成本，提高建筑工程的質量。endprint