機制砂在水泥混凝土中的應用

唐仲達

摘 要：本文首先介紹了機制砂特點，分析了機制砂對水泥混凝土影響因素及機制砂水泥混凝土常見問題，對機制砂在水泥混凝土中的應用進行了深入探討。最為常見的侵蝕性介質是海水、酸類以及硫酸鹽。水泥混凝土一旦遭到化學侵蝕就會嚴重影響到耐久性，為了解決這個問題，工程人員往往是通過提升混凝土的抗滲性從而來最終減少介質對混凝土造成的腐蝕。

關鍵詞：機制砂 水泥混凝土 問題 應用結果

中圖分類號：TU58 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0060-02

1 機制砂特點

（1）機制砂能夠穩定地按國家標準和工程質量的技術要求來控制石粉含量和級配要求等技術指標，以此滿足工程需求。（2）機制砂顆粒多為有棱角的立方體，表面粗糙且比表面積大，顆粒間的咬合力增加，所以配置的混凝土強度更高。采用同樣的材料，機制砂配置的混凝土要比同標號河砂配置的混凝土強度能高出2～3MPa；就外觀質量而言，機制砂配置的混凝土稍差。（3）機制砂可以和碎石一起生產，有利于礦產資源的綜合利用。就地取材，生產方便，減少污染，降低成本。（4）機制砂的表觀密度為2700kg/m3，略大于河砂，顆粒級配在0.15～4.75mm之間，有0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm幾個規格組成，壓碎值在7%左右，石粉含量控制在10%左右。（5）機制砂的細度模數一般在2.6～3.2之間，屬于中粗砂的范圍，所以配置混凝土時，砂率達到0.4～0.5之間。

2 機制砂對水泥混凝土影響因素

2.1 化學侵蝕

水泥混凝土所處環境非常復雜，在實際施工過程中某些介質會通過孔隙浸入到混凝土中，從而與水泥水化產物以及孔隙液發生化學反應，最終會使得水泥混凝土遭受病害。通常情況下能夠引起化學反應的介質大多是以水為媒介的。最為常見的侵蝕性介質是海水、酸類以及硫酸鹽。水泥混凝土一旦遭到化學侵蝕就會嚴重影響到耐久性，為了解決這個問題，工程人員往往是通過提升混凝土的抗滲性從而來最終減少介質對混凝土造成的腐蝕。

2.2 堿集料反應

在水泥混凝土中的堿集料反應會產生膨脹物質從而引起混凝土產生內部自膨脹應力，最終會使得混凝土產生裂縫。由堿集料反應帶來的破壞是很難預防的，發生之后也很難阻止。這是影響水泥混凝土耐久性的重要因素。需要注意的是，堿集料反應的產生必須要具有三個條件：一是在配制混凝土過程中環境適合堿的滲入；二是要具有一定數量的堿活性礦物集料；三是要能夠提供反應物吸水膨脹所需水分。只有在滿足這三個條件下才能實現膨脹。堿集料含量多的時候發生的化學反應也就會越明顯。

2.3 裂縫

裂縫是對水泥混凝土耐久性造成嚴重影響的最為典型的因素。在水泥混凝土中裂縫是由多種不同原因造成的，構造處理不當、水泥混凝土干縮、堿集料反應、鋼筋銹蝕、荷載作用等因素是影響混凝土裂縫的重要因素。對于這些因素我們必須引起高度重視。混凝土一旦產生裂縫就會加速鋼筋的銹蝕，從而最終會影響到水泥混凝土結構的耐久性。這是我們在實際工作過程中需要高度重視的一點。

2.4 抗滲性

通常情況下在水泥混凝土結構中隨著集料參量的增加，接口區對混凝土滲透性的影響也會較大。集料的形狀、級配以及最大粒徑都會對水泥漿體界面結構產生重要影響。當混凝土內部結構中集料不好的時候，界面上就會存在較多孔隙以及自由水。水分蒸發之后就會產生較多孔隙，隨著孔隙的增多，水泥混凝土抗滲性也就會變得越來越差。針對機制砂對水泥混凝土抗滲性影響的分析，我們將通過專門試驗的方式來進行深入分析。工程人員通過應用不同巖性的粗集料來深入分析它們對水泥混凝土抗滲性能造成的影響。通過專門試驗工作人員發現，當水灰比逐漸減小的時候，水泥混凝土滲水高度也將會隨之減少。水灰比是0.35和0.39的時候，水泥混凝土滲水高度則是明顯要大的。對不同巖性水泥混凝土進行分析，發現在相同水灰比下石灰巖混凝土滲水高度是最大的，因而石灰巖混凝土抗滲性能也是最差的。在水灰比不斷增大的背景下水泥混凝土滲水高度差值也將會變得越來越小。經過分析我們就會發現，當水灰比很小的時候粗集料對水泥混凝土抗滲性沒有影響，而當水灰比大于0.35的時候粗集料巖性就會對水泥混凝土抗滲性造成一定影響；粗集料越密實，抗滲能力也就越好。

3 機制砂水泥混凝土常見問題的分析

3.1 混凝土干縮裂紋

C50混凝土采用原為華新P.O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥需水量較大，標準稠度用水量比一般普通硅酸鹽水泥要大5～7mL。一般認為，水泥需水量大，可以反映出水泥細度較大，廠家設備先進，但是由于預制梁混凝土拌合用水量很低，在水分不能得到有效補充的情況下，極易形成裂紋。后本項目選用“海螺”P.O425水泥，并將機制砂石粉含量控制在7%以內，該問題得到解決。

3.2 混凝土氣泡

預制梁為T形梁，由于其斷面尺寸較小，但梁體高度相對較大，混凝土在施工過程中，會產生氣泡，嚴重影響預制梁外觀。形成原因主要有：機制砂水泥混凝土流動性差，如果振搗不良，不易填充碎石產生的空隙，形成氣泡，且氣泡不易排除；外加劑在調整時需要保證混凝土的流動性，會添加引氣成分，從而在混凝土中產生氣泡，如果不有效排除，會匯聚成較大氣泡，影響外觀質量。為此采取以下措施：嚴格控制機制砂質量，調整機制砂級配，控制石粉含量；采用高振頻、低振幅的附著式振搗器，配合插入式振搗棒；混凝土分層澆筑，最大層厚不超過40cm，效果較好。

4 機制砂應用在混凝土中的試驗結果

4.1 混凝土強度

強度是混凝土作為結構材料的一個重要依據。因而機制砂對水泥混凝土的強度影響也是混凝土工作者最關心的一個問題。據資料顯示，在同等條件下，用機制砂配制的混凝土比天然河砂配制出的混凝土強度略高。由石灰石破碎而成的機制砂，其成分是碳酸鈣，處于高濃度氫氧化鈣中，其表面會發生微弱化學反應，天然河砂成分中二氧化硅含量高，不能發生類似反應；且機制砂質地堅硬，有新鮮界面，表面能高；機制砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的黏結。

4.2 混凝土彈性模量

機制砂粗糙多棱角的顆粒在砂漿中起著骨架作用，限制了水泥石的變形及骨料顆粒之間的滑動；機制砂與水泥石間有良好的黏結界面，使得界面孔隙少，減少了應力集中；機制砂密度大，空隙率小，有利于提高混凝土抗壓彈模的受壓徐變強度。研究結果均表明，在保持相同水灰比和水泥用量的條件下，機制砂混凝土的彈性模量高于普通混凝土。

5 結語

綜合上述研究結果，可以看出機制砂水泥混凝土在工作性、強度、抗滲性、抗凍性、耐久性等方面表現出一定的優越性，尤其是在低標號混凝土中，石粉具有一定的微集料填充效果，改善混凝土的孔隙結構，使得其強度、抗滲性、抗凍性都較天然河砂混凝土好。機制砂水泥混凝土的成功應用，為機制砂在混凝土中的推廣應用提供了理論和實踐依據。

參考文獻

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