機制砂在高性能混凝土中的應用

許志強

摘要：通過試驗并結合實際使用情況，闡述了機制砂在高性能混凝土中應用現狀、作用機理。

Abstract： Through experiments and actual use， the application status and action mechanism of machine-made sand in high-performance concrete are expounded.

關鍵詞：機制砂;高性能混凝土;應用

Key words： machine-made sand;high-performance concrete;application

中圖分類號：TU528.31? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0257-03

1? 工程概況

滬昆客專泄水洞項目為原滬昆項目Ⅰ類變更工程，共 4個泄水洞。于麻拉寨隧道線路中心左側新增泄水洞一座，全長1494m（集水廊道4個，長120m）。于茅坪山隧道進口至D1K596+300段，左線線路前進方向右側45m新增1#泄水洞，全長2390m（集水廊道11個，長330m）;于茅坪山隧道D1K596+275～D1K597+100段，左線線路前進方向左側約40m新增2#泄水洞，全長823m（集水廊道3個，長90m）;于茅坪山隧道D1K597+657～D1K601+350段，左線線路前進方向左側約40m新增3#泄水洞，全長3695m（集水廊道17個，長510m）。

2? 地質條件

貴州地處云貴高原東坡，海拔從數十米到兩千米，河谷深切，水流湍急，分別流入長江及珠江，省內很難存積大量河沙，這是河沙匱乏的根本原因。而且巖溶地質達70%以上，碳酸鹽風化、溶蝕之后的天然砂、石經長距離的水流沖運至長江或珠江時，細小顆粒多已溶解、磨蝕殆盡，只有硅質細砂存留下來，粗石塊已呈卵石狀。這種大范圍的地形、地貌、地質特點，不只是國內，國外也少見，如對這種笨重的材料要從兩江運回河砂，至少是很不經濟的，因此只能開發利用機制砂。在混凝土中采用機制砂替換天然砂，可以有效降低混凝土的生產成本，改善和緩解地區性資源的緊張壓力，給項目降低了成本的同時節省了資源也保護了環境，具有較高的經濟效益和社會效益。

3? 機制砂的定義與技術標準

3.1 定義

3.1.1 機制砂

各類天然巖石通過開采，機械加工，篩分除塵等工序后得到的公稱粒徑小于4.75mm的顆粒狀巖石。

3.1.2 機制砂混凝土

采用機制砂替代天然砂為細骨料，與膠凝材料（水泥和礦物摻合料）、粗骨料、水以及外加劑等材料經拌合后配制而成的混凝土。

3.1.3 石粉含量

在機制砂的加工過程中由母巖直接磨細而生成的公稱粒徑小于0.075mm的顆粒含量，其化學成分與母巖基本相同。

3.1.4 亞甲藍

化學式：C16H18ClN3S·3H2O，是一種試驗指示劑，通過試驗確定機制砂中石粉的主要成分是否與母巖相同，是否存在膨脹性粘土礦物等有害物質。

3.1.5 堿活性成份

骨料中能在潮濕等環境下與各種原材料帶入混凝土中的堿發生化學反應，使混凝土發生膨脹、導致結構物開裂甚至破壞的礦物質。

3.1.6 壓碎指標

按現行規范規定方法通過試驗測得機制砂抵抗破壞壓碎的能力。

3.2 技術標準

技術標準主要參考國標《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）、鐵路標準《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB 10424—2018）、和貴州地方標準《山砂混凝土技術規程》（DB24/016—2010），其中鐵路標準略高于國標和貴州地方標準，貴州地方標準中未對泥塊含量、氯離子含量做出具體要求。而石粉含量各個標準都做了祥細的要求，可見石粉含量對混凝土的重要性。

4? 機制砂分類

4.1 按化學成分機制砂分為三類

①白云巖質CaMg（CO3）2;②石灰巖質CaCO3;③硅質SiO2。

采用巖相法對機制砂的母材進行結構分析：

鏡下鑒定：礦物成份與百分比;方解石：95～97%;泥質：3～5%;構與構造：不等粒結構，塊狀構造。巖石的組成：巖石主要由方解石組成。

方解石為不規則粒狀，根據粒徑分為微晶方解石和細晶方解石。其中微晶方解石占方解石的60～65%，其直徑通常小于0.01mm，與泥質在一起分布、鮞體大小不等。大者達到3.1mm，小者一般為0.02～0.6mm之間。另一種是細-中方解石，其粒徑一般為0.02～0.2mm，最大粒徑為0.4mm，是巖石的基質。泥質為微小的粘土礦物，其直徑小于0.005mm，與微晶方解石分布在一起，不透明礦物主要呈細脈產出，脈寬0.01～0.06mm。

鑒定結論：該巖石為鮞狀微晶灰巖。

4.2 按生產工藝機制砂分為二類

4.2.1 自然山砂

是從山場上可用鋤鎬采掘下來經過篩分分級使用的砂。自然山砂因粒度細，粘土等雜質含量大，壓碎值指標高，質量很不穩定，多用于粉刷或蒸壓灰砂磚，一般不能作鋼筋混凝土使用。