機制砂在建筑工程混凝土中的應用

陳碧宗 （中鐵二十二局集團第三工程有限公司，福建 廈門 361021）

1 機制砂主要技術指標

1.1 顆粒級配

不同篩孔的累計篩余劃分為3個級配區這是在《建設用砂》（GB/T14684-2001）標準有明確規定的，篩孔的不同但是累計篩余的兩個標準以及要求卻是相同的，由于0.063mm篩孔的累計篩余劃分級配區為《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52-1992）標準，使用不同的篩子進行篩分實驗，方篩孔的篩子在《建設用砂》（GB/T14684-2001）標準分篩實驗中使用，圓篩孔的篩子在《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52-1992）標準分篩實驗中使用。

1.2 含泥量

當顆粒＜75μm，在天然砂中稱為含泥量，在機制沙中則為石粉含量。石粉在混凝土中起到加固作用，而泥在混凝土中起到降固作用，75μm以下的泥和石粉顆粒是無法通過目測及傳統的含泥量篩洗試驗進行測定評估的，這就需要使用亞甲藍MB值試驗方法檢測，并根據《建設用砂》（GB/T14684-2001）標準判定＜75μm的顆粒的性質為純石粉或泥土[1]。

1.3 石粉含量

在機制砂的生產過程中就會有石粉的產生，在對機制砂進行級配的過程中也少不了石粉在其中的作用。在＜75μm的顆粒中雖然石粉與泥共同存在，但石粉與泥在性質與成分上卻是截然不同的，在粒度的分布上及整個混凝土中所起到的作用也是截然不同的。機制砂中存在適量的石粉會將混凝土的細級配進行改善，從而更好地提高混凝土的嚴密度，促使混凝土各方面性能的全面提高。

2 試驗研究

2.1 試驗方法

選取兩種級配的機制砂A、B均為恒坤拓峰采石廠生產的并具有一定的意義的作為實驗用砂和天然河砂C對比，通過分析顆粒級配、石粉含量、亞甲藍吸附值這些機制砂中的成分并與混凝土的強度及工作度進行比較從而知道受到的影響程度。在進行實驗時所使用的材料均是相同的，其中包括水泥、粉煤灰、粗骨料及外加劑，再比例的配比方面也需要完全一致，這樣配置的混凝土在混凝土拌合物的初始坍落度、和易性、標養強度方面才有一定的可比性。

2.2 試驗材料與試驗配合比

①砂子：機制砂A、B為某采石公司生產。②碎石：5～20mm連續級配的機碎石來自某采石公司。③水泥：P.042.5，28d抗壓強度為51.2MPa。④外加劑：減水率22.0%，CON-10泵送劑。⑤粉煤灰：需水量104%，產自某熱電廠Ⅱ級粉煤灰。

為了利于比較，本試驗使用相同基準配合比，具體如下：水泥 300kg/m3；水 165kg/m3；砂 834kg/m3；石1060kg/m3；粉煤灰 80kg/m3；泵送劑 10.3kg/m3。

2.3 試驗情況

2.3.1 顆粒級配對泵送混凝土性能的影響

從顆粒級配對混凝土的影響結果可知，石粉的存在及含量的多少對機制砂混凝土的和易性起到了尤為重要的作用[2]。原因主要是機制砂在外形上屬于體棱角偏多表面粗糙的多面體，這就造成相對細顆粒較少，由于石粉的含量較低，這就使混凝土在流動性、粘聚性及保水性方面顯現出差距，對混凝土的工作性能產生一定的影響。石粉的顆粒多數處于10～75μm范圍內，石粉量的適當存在對機制砂級配中提高細顆粒組分有一定的幫助，從而使機制砂的級配更為合理，對混凝土的工作性起到了改善作用，達到了提高混凝土的密實性與強度的作用。

2.3.2 石粉含量對泵送混凝土性能的影響

通過上面的實驗研究結果，如果對砂A予以調整，通過對不同含量的石粉在混凝土中的工作度中的作用進行比較，得到試驗結果。從結果可看出，當砂中所含有的石粉含量＜5%時，這時的混凝土的和易性較低，就會有泌水現象出現，在這種情況下粘聚性與流動性也不是十分好。當石粉含量在沙中達到8%～12%之間時，這時混凝土的和易性就是極好的，同樣的初始坍落度和1h后坍落度保留值也都是比較符合標準的，這樣就能達到施工的標準了。當石粉含量在沙中≥15%時，這時的混凝土的和易性對施工的要求也是可以達標的，但這種配比的混凝土偏向于粘稠，使在攪拌時與泵運輸過程中的阻力大大增加。由于人工砂在建筑工程的使用中沒有足夠的經驗使《建設用砂》（GB/T14684-2001）規范制定，這里不僅有推薦了石粉含量的指標，還對不同地區及不同用途可通過實驗進行驗證后，由供貨方與使用方通過共同商議對石粉含量進行確認。

2.3.3 含泥量（MB值）對泵送混凝土性能的影響

根據以上的得出的實驗結果后，對A砂用量從新進行了調整，這樣將不同的含泥量對混凝土產生的影響進行比較，試驗結果見下表。

混凝土拌合物性能及抗壓強度

通過這些試驗得出：在進行混凝土的配置與泵送過程中機制砂中的顆粒級別和石粉的含量及含泥量（MB值）這些都會對混凝土的性能產生及其嚴重的影響。要想使機制砂在商品混凝土中發揮作用，控制好機制砂的細度模數和顆粒配級就成為主要的任務，保證機制砂中含泥量在最低水平并使石粉含量適中。

3 應用實例分析

3.1 工程概況

某工程總建筑面積30萬m2，采用鋼筋混凝土核心筒作為主樓的結構類型，裙樓同樣使用鋼筋混凝土作為框架，2.1萬m2的面積，作為基礎底板，這就需要混凝土的總數量為14萬m3，有3萬m3的混凝土用作底板。這項工程共計28層，地下為4層，地上24層兩個主樓，底板使用的為C35S10混凝土，混凝土的最高強度是C55。

3.2 采取的主要技術和施工措施

①混泥土是依據結構長城杯對質量要求，對原所材料進行合理的選取采購。對原材料的選取首先是性能方面一定要好，搭配方面必須合理；其次所選取的原材料質量控制必須穩定；再有就是必須保證在工程施工期間所使用的混凝土均是同等材料同等質量的。

②由于該工程底板施工具有一定的特殊性，由于存在底板大體積混凝土這一特性造成在質量控制有一定難度，這就需要將混凝土配合比合理優化。可以與設計部門及施工等部門進行溝通將驗收標準定為60d強度。在對混凝土強度及抗滲性能和施工性能等條件均能保證的前提下，可使水泥水化總發熱量最小的單方混凝土。粗細骨料必須選用品級良好的，粗細骨料的使用盡可能大地提高堆積密度，這樣才能使膠原材料的總量降低。尤其砂子，對于機制砂中的含泥量一定要進行嚴格的把控，可以對石粉的含量進行適量的放寬至10%的石粉含量，這對混凝土的和易性可以起很好的改善作用，并能提高混凝土的流動性強化混凝土的粘聚性。對于粉煤灰技術使用大摻量方式，可以合理減低單位水泥的消耗，這樣做有助于水熱化的降低，從而改進混凝土的和易性，這樣對于泵送是有幫助的。還有，粉煤灰所具有的填充效果與化學效應在混凝土中可起到加固嚴密的作用，并能降低裂縫的發生率，使混凝土的堅固性更為持久，可在混凝土中添加緩凝型泵送劑，掌握好添加量對混凝土的凝結時間的延長有一定的幫助，對凝固時間進行合理的控制，14～16h為早期的凝固時長，最終的凝固時長為18～20h，這對混凝土在分層澆筑時不會出現冷縫起到了保證作用，并將水化熱的釋放速度進行了延長，大大降低了放熱峰值，從而做到將混凝土危害裂縫降到最低。合理的加入適量低堿低摻量膨脹劑，這樣水泥的用量就可以適量減少，同時促使混凝土發生輕度的膨脹，從而完成補償收縮的目的，同樣是為了保證混凝土不出現裂縫。

3.3 應用效果

施工中通過相互配合，積極面對，細心施工，使整個主樓底板的混凝土澆筑工程在48h內全面完成，所有溫差均在規定的溫度范圍以內，在第3d時出現水化溫升最高峰，62℃為中心溫度，41℃為混凝土表面溫度，22℃為大氣溫度，整個工程無施工冷縫及危險裂縫；所使用的高強度混凝土和抗滲混凝土的各項相應指標均未出現超標現象，并使工程所用混凝土顏色統一，外觀平整無明顯氣泡存在。

4 結束語

綜上所述，對于施工工程的建設，在混凝土結構中作為主要原材料的砂，其質量好壞在整個工程的質量中起到軍定性的作用，對于混凝土中符合條件的砂選擇好以后，配以物美價廉的材料，這樣可以完全達到施工質量的標準，又能降低成本，做到一舉兩得。