公路工程機制砂混凝土性能探究

俞國棟

（甘肅省交通工程質量安全監督管理局，甘肅 蘭州 730070）

一、材料

根據某項目施工中的試驗研究來看，機制砂自身擁有較為粗糙的表面，存在棱角數量較大。在各類因素綜合影響下，機制砂混凝土的原材料綜合性能存在較大變化，主要變化包含了綜合強度和可擴展性等。

二、砂率對機制砂混凝土性能造成的影響

一般情況下，采用機制砂拌和混凝土時的砂率太低，混凝土性能會存在泌水、離析等問題；而當機制砂混凝土砂率過高，機制砂混凝土又會存在流動度較差、黏性不夠等問題。在機制砂混凝土性能的各類影響因素中，砂率屬于關鍵性因素。

為了進一步細化研究機制砂配合比中砂率對混凝土帶來的各方面影響，確定機制砂混凝土的強度、坍落度與擴展度三部分作為主要參考指標，開展了具體試驗驗。對3組砂率不同的機制砂混凝土性能進行考察。

3組機制砂混凝土的砂率分別為A組40%，B組45%，C組50%。結果顯示C組坍落度性能最強，B組次之，A組最弱；C組擴展性能最強，B組次之，A組最弱。3組機制砂混凝土的綜合強度相比較，相對差異小。機制砂混凝土的砂率在45%～50%浮動為最佳，若比最佳值高，則可能會使得機制砂混凝土過于干燥，影響其綜合使用性能。若低于最佳值，則可能會使得機制混凝土強度不夠，出現和易性欠缺等問題。故應當結合機制砂混凝土實際應用情況，以最優值為基礎，調整砂率。

三、膠凝材料含量對機制砂混凝土性能造成的影響

結合實際施工情況及3組機制砂混凝土試驗來看，機制砂混凝土采用的一般為中砂，同時在調整混凝土的配合比時也會出現部分限制因素。考慮到該情況，在工作實踐時，適當加入合適比例的膠凝材料，從而完整填充機制砂混凝土內部存在的縫隙，提高混凝土建筑表面平整度。另外，該方法也可以有效提高機制砂混凝土的穩定性與和易性，滿足混凝土攪拌設備的基本需要。

如果機制砂混凝土本身強度處于較低情況，則在對混凝土采取拌和措施時，會相應減少水泥的使用量，而這一情況的最終結果是膠凝材料的整體含量會隨之相應降低。結合這種情況來看，如果想要有效提高機制砂混凝土的綜合性能，確保其性能穩定，則需要在調整配合比時，制定一個膠凝材料使用量的最低標準，從而確保機制砂混凝土的膠凝材料滿足最低要求，進而確保在機制砂混凝土內膠凝材料含量滿足可泵性需求的基礎上，滿足建筑工程施工需要。

為了詳細研究配合比中膠凝材料給機制砂混凝土各方面帶來的影響，尤其是混凝土坍塌、粘聚、保持水分及可泵性等四方面綜合性能，采取了對應的試驗。試驗將4組膠凝材料含量不同的機制砂混凝土的綜合性能進行了比較。（4組樣本機制砂混凝土的膠凝材料含量分別為：A組310kg/m3，B組330kg/m3，C組350kg/m3，D組380kg/m3）。記錄不同膠凝材料含量下，機制砂混凝土的綜合性能相互對比。

A、B兩組機制砂混凝土的四項性能均較差，而C組機制砂混凝土的四項性能則比A、B組相對良好，D組機制砂混凝土的四項性能比C組相對較好。根據以上4組試驗結果可知，在控制機制砂混凝土的膠凝材料含量時350kg/m3～380kg/m3為宜，若膠凝材料低于350kg/m3，則坍塌度、黏聚性能、保持水分性能及可泵性均會受到影響，給機制砂混凝土施工實踐帶來諸多不便。

以提高機制砂混凝土的綜合性能為目的，則需要在控制其膠凝材料含量時，優先確保配合比值的合理性，再確認膠凝材料的使用量至少高于330kg/m3這一數值。

四、水膠比對機制砂混凝土性能造成的影響

從某項目施工實踐角度考慮，在機制砂混凝土的材料基本確定的基礎上，混凝土的強度往往會同膠凝材料的含量呈現出正比例增長的關系。則水灰比確定的情況下，對機制砂混凝土的綜合強度可能會優于普通混凝土，綜合考慮多種原因。

一是由于機制砂混凝土采用天然砂做主要成分，因而其綜合硬度、表面性質穩定性等均處于較高水平，又由于機制砂表面較為粗糙且含有較多棱角，在拌和時其黏結性能也會有所改善。

二是由于機制砂混凝土的特性，在拌和時混凝土內部所存在的石粉會與混凝土的水泥等拌和料發生充分反映，并析出水化碳鋁酸鈣等成分，進一步對混凝土內部各摻和料的相互反應發揮抑制作用。

三是機制砂混凝土中含有大量碳酸鈣，在拌和時長期受到高濃度氫氧化鈣影響，表面也會出現必然性反應。如果混凝土采用的是天然砂，則內部會含有大量二氧化硅，不容易出現化學反應。另外機制砂混凝土與天然砂混凝土相比，雖然均含有石粉，但前者的石粉顆粒相對較為細小，因而在發生反應時，更為充分。同時，這部分石粉在發生反應后，能夠充分填補混凝土內部所含的孔隙，從而顯著提高其密實性，提升其綜合強度。

為了明確水灰比給混凝土強度帶來的巨大影響，同樣對比4組不同水灰比的機制砂混凝土性能（A組為0.335，B組為0.435，C組為0.535，D組為0.635）。根據試驗對比結果顯示，水灰比的上升，混凝土強度也隨之出現了變化。因而在其他摻合料比例不變的情況下，可以通過適當減小水膠比，水膠比不宜大于0.535或者更低，水膠比的降低對機制砂混凝土的強度提高有了較好的保障。

五、結語

本文主要結合了某項目施工中多次對機制砂混凝土試驗結果的真實性，深入分析了機制砂混凝土各項性能帶來的影響。根據試驗研究最終結果，可大致得出經驗結論，為確保機制砂混凝土各項性能的最優，為后續公路工程混凝土施工提供有力幫助，機制砂混凝土應將砂率、膠凝材料水膠比等控制在有效范圍內。據調查國內各地區機制砂材質存在部分差異，在機制砂投入混凝土使用施工前還應做好大量的試驗工作，確保機制砂混凝土的性能穩定性。