機制砂在泵送混凝土中的應用

安弢

（江蘇雙龍集團有限公司 江蘇南京 211111）

隨著國內天然砂資源的短缺，促使其價格持續上漲。為了在滿足工程施工用砂需求的基礎上，節約施工成本，促使機制砂資源得到了快速發展。相較于天然砂，天然砂的顆粒比較粗糙，相應的泵送混凝土具有比較差的流動性，且其中包含一定的石粉含量，會使泵送混凝土的黏性偏大，降低坍落度。為了順利地應用泵送混凝土，有必要對機制砂中石粉含量對泵送混凝土性能的影響進行分析。

1 機制砂中石粉含量對泵送混凝土性能的影響

1.1 試驗原材料與方法

在本次實驗探究中，泵送混凝土主要包括水泥（P·042.5級，南京中聯水泥有限公司生產）、粗骨料、粉煤灰（I級粉煤灰）、礦粉（S95級）、高效減水劑和機制砂（水洗機制砂）等。在實際的實驗檢測中，分別根據《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和《普通混凝土力學性能試驗方法標準》對機制砂泵送混凝土的工作性能和力學性能進行檢測。為了探討機制砂中石粉含量給其所配置泵送混凝土的抗壓強度等力學性能和工作性能等帶來的影響，下面按照表1所示的泵送混凝土配合比，對其工作性能與力學性能的影響情況進行分別調查，最終得到表2和圖1。

表1 機制砂泵送混凝土試驗配合比（kg/m3）

表2 機制砂中石粉含量對泵送混凝土性能的影響

圖1 機制砂石粉含量對泵送混凝土性能的影響

1.2 試驗結果及分析

由表2和圖1可知，隨著機制砂中石粉含量的增加，相應的泵送混凝土不再出現泌水離析問題，和易性得到顯著改善，同時坍落度也得到大程度提升。但是機制砂中石粉含量最佳控制量適宜在10%左右，一旦其含量>12%時，那么會增加泵送混凝土的水量，顯著地降低其坍落度；石粉含量的增加在一定程度上提升泵送混凝土強度，如果含量過高，就會降低其強度值，這主要是由于水泥水化早期對C-S-H和氫氧化鈣的形成起到了晶核作用，改變了其早期強度，以及機制砂顆粒堆積密度，從而可以提高其所構成泵送混凝土的強度。但是如果機制砂中的石粉含量比較大，那么混凝土中最密實堆積結構造成破壞，影響混凝土的膠骨比，降低了其強度值；伴隨著機制砂中石粉含量的持續增加，相應的泵送混凝土的干縮性會呈現為先降低后增加的變化趨勢，是由于機制砂中石粉中包含許多具有填充作用的微細粒子，混凝土毛細孔曲折程度在增加的同時，細化其孔結構，以適量使用石粉，可以在一定程度上抑制其所形成泵送混凝土的干縮性。簡言之，在機制砂混凝土拌制過程中，相應的機制砂中石粉含量適宜控制在10%左右，可以有效改善其和易性，提高其所拌制混凝土的抗壓強度，降低其干縮性能，從而可以拌制出符合混凝土泵送要求的機制砂混凝土。

2 機制砂泵送混凝土施工工藝流程及操作要點

2.1 機制砂泵送混凝土施工工藝流程

在開展機制砂泵送混凝土施工期間，工藝流程主要包括如下幾個施工環節：混凝土原材料自動計量→輸送到自動配料機中→混凝土攪拌施工→混凝土運輸→機制砂混凝土輸送泵→泵送機制砂混凝土→澆筑。

2.2 機制砂泵送混凝土施工操作要點

在機制砂混凝土泵送期間，主要依靠泵送管道內部所形成的的壓力差來促使混凝土在管道中流動，且本質上屬于“塞流”流動形式，不同于自來水的流動方式，為了確保機制砂混凝土在泵送流動中不會出現分散現象，需要對泵送混凝土從制備到澆筑施工養護等各個環節嚴格控制，確保機制砂在泵送混凝土中的應用質量。因此，需要在施工期間加以管控，包括如下幾個要點環節：

（1）嚴格把控機制砂泵送混凝土施工材料質量。首先，需要選擇質量穩定的水泥材料，一般以普通硅酸鹽水泥為主，相應的強度富余系數不可小于1.15，水泥初凝時間不可小于45min，終凝時間不可超過600min；水泥剛生產出來，需要擱置存放1～2d，且水泥等級不可低于42.5級。其次，機制砂的抗壓強度比與混凝土設計強度值大1.15倍，且比重約為2.7倍的母巖進行破碎加工處理，壓碎指標不可高于10%，最大尺寸不可超過0.08mm；細度模數適宜控制在2.3～3.0；顆粒含量適宜控制在1～2%；空隙率適宜控制在40%，含泥量不可超過2%，石粉含量適宜控制在10%左右（結合上述試驗探討結果）；機制砂的堅固性需要通過硫酸鈉溶液浸泡試驗，其他指標需要滿足《建筑用砂》等相關施工標準。最后，粗骨料要選擇抗壓強度不低于75MPa且高于混凝土設計強度的母巖，盡量以級配良好、質地堅硬的碳酸巖碎石為主，相應的含泥量同樣不可高于0.5%，粒徑適宜控制在10～31.5mm；相應的堅固性需要通過硫酸鈉溶液浸泡試驗，其他指標需要滿足《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》等相關施工標準。

（2）科學確定機制砂泵送混凝土施工配合比。根據混凝土施工配合比的相關規定和要求，為了確保泵送混凝土具有良好的和易性等工作性能和力學性能，需要對其坍落度嚴格控制，一般不可少于160mm。在設計泵送混凝土施工配合比期間，需要按照確定水灰比、優選砂率以及粉煤灰最佳摻量等優化混凝土施工配合比。在選擇混凝土砂率與用水量方面，充分考慮機制砂自身特性。鑒于機制砂的顆粒粒型比較差，級配相對較低，且含量一定石粉，相較于天然砂會需要更多的用水量來確保其坍落度和天然砂混凝土保持一致?？紤]到混凝土工作性能以及機制砂砂率等與所拌制的泵送混凝土具有很強關聯性，所以較于天然砂，機制砂的合理砂率適宜高出2～4%，且機制砂具備越小的細度模數，石灰含量越大以及級配性越好，那么混凝土拌制中的合理砂率也就越小。此外，為了更好改善機制砂泵送混凝土的性能，提高其耐久性，可以在混凝土拌合料中適當地添加一些礦粉、粉煤灰等礦物摻合料。

（3）機制砂泵送混凝土的拌制與養護施工。①考慮到機制砂中包含有一些石粉，在拌和泵送混凝土適當增加攪拌的時間，一般比天然砂混凝土攪拌的時間長30s左右。②基于機制砂拌制所形成的泵送混凝土，盡量保證其較大的漿量，在泵送管道管壁上面形成一層潤滑膜，可以增加混凝土泵送輸送的順暢性，有助于避免堵管問題。③考慮到機制砂中的石粉，會增加機制砂混凝土拌制后的漿體量，容易遭早期的失水而出現塑性收縮問題，后期則會增大其干燥收縮性。針對這種情況，為了防范機制砂混凝土的施工質量，就必須做好澆筑早期以及后期的養護施工，養護時間一般比普通混凝土的養護時間長，最短養護時間不可少于14d。

3 結語

綜上所述，在機制砂混凝土拌制過程中，適當地提高石粉的摻入量，可以拌制出符合混凝土泵送要求的機制砂混凝土。同時需要嚴把機制砂泵送混凝土施工材料質量關，科學確定機制砂泵送混凝土施工配合比，強化機制砂泵送混凝土的拌制與養護施工，以全面確保機制砂在混凝土行業中的順利應用。