機制砂在高性能混凝土中的應用研究

李小建

摘要：隨著我國社會經濟的快速發展，各項基礎設施建設都在不斷地完善，在此過程中就會用到大量的建筑砂，我國每年的建筑砂用量在世界上都排在前幾位，每年的消耗量可以達到50億m3左右。天然砂作為一種不可再生資源，在我國的分布也不夠均勻，在具體的開采過程中如果沒有進行嚴格的管理就可能會給自然環境造成非常嚴重的破壞，想要對自然和資源和環境進行有效的保護，同時有效降低施工成本提升其使用性能就應該盡可能減少對天然砂的使用，而應該采用機制砂作為施工的主要材料，只有這樣才能獲得更加長久的發展。

Abstract： With the rapid development of China's social economy， various infrastructure constructions are constantly improving. In the process， a large amount of construction sand will be used. The annual amount of construction sand in China is ranked in the top in the world. The consumption can reach about 5 billion m3 one year. As a non-renewable resource， natural sand is not evenly distributed in China. In the specific mining process， if it is not strictly managed， it may cause very serious damage to the natural environment. To effectively protect natural resources and the environment， reduce construction costs and improve its performance， it is necessary to minimize the use of natural sand. Instead， mechanical sand should be used as the main material for construction. Only in this way can we achieve more long-term development.

關鍵詞： 機制砂；高性能；混凝土；應用

Key words： mechanical sand；high performance；concrete；application

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0202-02

1 工程概況

我隊施工段起訖樁號：DK824+055.59～DK832+228全長8172.41米。包括兩座特大橋：其中水桶木寨特大橋長2351.754米；雨窩橋特大橋長935.893米；兩座大橋：大沖溝大橋長267.313米；馬姐大橋長339.373米。橋梁共長：3894.333米。

四座隧道：大坎一號隧道395米，大坎二號隧道176米，馬枧明洞89米，魚丘寨隧道922米，共1582米。

三段路基共2696.077米，其中有13座涵洞。

本地域處于喀斯特地區，地下溶洞、暗河較多，基本上沒有河砂。施工用料只能采用機制砂。

2 機制砂概述

機制砂是一種巖石顆粒，其粒徑一般情況下都不會超過4.75毫米，屬于一種中粗砂，具體的生產過程是從鵝卵石、礦石以及尾礦中所提煉出來的一種集料，然后經過磨制成的砂料。在機制砂生產過程中，所用到的鵝卵石一般情況下都來自于河道，所以難免會攜帶大量的天然砂和泥沙，最終磨制出來的機制砂質量也存在較大的差異，而且數量也比較少。利用尾礦對機制砂進行生產主要是對其中的碎石塊和生石灰進行加工而成的，經過篩分處理之后的機制砂質量存在很大的差異，普遍顆粒比較大而且石粉的含量比較多，表面沒有天然砂細膩。現如今大多數混凝土配制過程中都會摻入一定量的機制砂，尤其是高性能混凝土更是如此，這種混凝土具有穩定性、耐久性、強度以及柔韌度都比較好特點，而且比以往傳統的混凝土更加經濟實惠。高性能混凝土的主要成分包括石灰石、石膏粉、砂漿、粘土以及煤粉。機制砂具有以下幾種特點：

2.1 機制砂的形貌

將機制砂和天然砂進行比較發現，天然砂顆粒比較圓潤，主要是因為其實在自然環境下形成的，而機制砂是經過機械磨制而成，所以顆粒更加尖銳，棱角分明，外形一般呈三角或者是多角體，還有部分機制砂有很多片狀顆粒。除此之外還發現，在相同塌落度和水泥用量條件下，機制砂和天然砂在配制混凝土的時候，機制砂需要更多的水，可是強度也具有更大的優勢。

利用天然砂和花崗巖機制砂對混凝土進行配制的時候，我們可以發現，配合比相同的條件下，想要實現相同的塌落度，利用棱角比較明顯的花崗巖機制砂進行配制過程中需要使用更多的減水劑，而且各齡期的抗壓強度還有力學性能都比天然機制砂各個方面都有更多的優勢。

2.2 機制砂的粒徑 機制砂通常情況下是指粒徑在4.75毫米以內的顆粒，如果粒徑在75μm以內而且和母巖的組成成分相同的話就被稱作石粉。機制砂通常情況下粒徑在150μm以內和2.36mm以上的顆粒比較多，處于中間的顆粒相對比較少。在磨制過程中最好將機制砂的細度控制在2.6到3.7之間最為科學合理。如果細度模數太低的話就會造成顆粒很多和石粉含量過高，如果細度模數過高就會造成混凝土的黏聚性不是很好。

2.3 機制砂中的石粉 上面已經提到過，機制砂是利用母巖經過一定工序的破碎之后而成的，所以其中就會含有一定量的石粉，如果比例適當對混凝土性能有一定的好處。除此之外，石粉還具有一定的微滾珠作用，所以其可以在骨料當中起到一定的降低摩擦作用，大大降低了混凝土的塌落度并提升了混凝土的工作性能。在水化反應過程中，石粉還可以起到一定的微集料填充和晶核作用，可以有效促進水化產物的結晶，也可以對混凝土施工過程中產生的孔隙進行填充，大大提升了混凝土的密實度，降低了有害孔隙的產生，有效改善了混凝土的結構、提升了強度和抗滲性能。經過試驗研究表明，如果機制砂的MB值在1.4以下的時候，機制砂當中的石粉含量可以允許達到10.5%，而且在相同范圍內所配制的機制砂混凝土的彈性模量、強度以及抗滲性都比天然砂要好很多。