水泥混凝土中機制砂的運用性能分析

呂效偉

（甘肅新科建工監理咨詢有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 前言

近年來，我國交通工程在混凝土技術中提出了非常高的天然砂質量要求。但是在天然砂緊缺的情況下只有少量的天然砂能夠使相關質量要求得到滿足，這一情況在很大程度上限制了交通工程施工質量的提升，并且在開采天然砂的過程中還會破壞環境。由此相關人員越來越重視機制砂在水泥混凝土中的運用。

1 工程概況

本次工程為某高速公路工程，為雙向四車道設計，擁有約78km 全長，80km/h 設計時速，38%的全線橋隧比例，在本次工程中約使用48.9 萬m3的水泥混凝土。在本次高速公路工程中天然砂被機制砂所取代，不但實現了河沙資源的節約，使沿線自然環境得到了保護，而且實現了混凝土成本降低，提升了工程的經濟效益。

2 天然砂與機制砂的性能對比

在物理性能方面天然砂和機制砂存在較多差異，所以使用這兩種砂拌制的混凝土，也會存在明顯不同的耐久性能和使用性能，對本次高速公路工程中所使用的天然砂和機制砂進行取樣，與國家相關檢驗標準相結合開展對比試驗，得到了如表1 和表2所示的結果。

表1 機制砂性能指標參數

表2 天然砂性能指標參數

由上表可知：

1）與機制砂相比，天然砂擁有較高的細度模數，但是無法有效控制石粉含量和顆粒級配等，且在開展施工時，相關人員很難有效控制坍落度，會在一定程度上降低混凝土的強度，從而對結構耐久性產生不良影響；

2）天然砂擁有較高的含泥量，并且天然砂的含泥量差異較大，部分天然砂無法使顆粒級配的規范要求得到滿足。并且天然砂中的泥擁有較強的吸附性，會對黏結集料和材料產生不良影響，進而對混凝土的耐久性和強度產生影響[1]。

3 水泥混凝土抗壓強度分析

3.1 混凝土抗壓強度受天然砂和機制砂的影響情況

對兩個標段中所使用的機制砂和天然砂開展混凝土室內試驗，最終得到了如表3所示的結果。

表3 水泥混凝土抗壓強度參數

由上表結果可知：

1）通過對比兩個標段水泥混凝土抗壓強度參數可知，與機制砂混凝土相比，天然砂混凝土能夠擁有高出約5%的砂率，并且混凝土使用泵送的方式施工需要滿足相對較高的砂率要求；

2）在擁有相同的砂率和水灰比時，與天然砂混凝土相比，機制砂混凝土會擁有更小的坍落度。與天然砂的混凝土容重相比，機制砂混凝土能夠擁有高出約30kg/m3的容重。與天然砂混凝土相比，機制砂混凝土相對來說擁有較高的抗壓強度，對其原因進行分析，可能是因為混合料的空隙中填充了多余的石粉顆粒，使混合料的密實性得到了提升，進而實現混合料強度的提升[2]。在使用機制砂拌制混凝土的過程中需要注意，需要與機制砂的特點相結合，將水膠比控制在較低水平，不但能夠為混凝土的耐久性、操作性、強度、和易性提供有效保障，還能夠增強混凝土的干燥收縮性能和彈性模量。

3.2 C50混凝土強度受石粉含量的影響情況

在C50 混凝土配制中使用石粉含量不同的機制砂，然后分別完成立方體抗壓強度檢測，得到了相關結果。由C50混凝土強度受石粉含量的影響可知：

1）在3d時石粉含量不同的機制砂混凝土擁有較為相近的強度值，并且在不斷提高石粉含量的過程中，會擁有較為穩定的混凝土強度。在28d時混凝土擁有最大的強度差異；

2）與其他石粉含量相比，擁有3%石粉含量的混凝土在各齡期擁有最低的強度值；

3）當混凝土擁有9%以上的石粉含量后，在不斷提升石粉含量的過程中會在不同程度上降低混凝土強度。對其原因進行分析，可能是因為C50 水泥混凝土中擁有較多的水泥，當石粉含量過多時會導致水泥活性降低，從而對提升混凝土強度產生不良影響[3]。

4 應用機制砂混凝土時應注意的問題

首先，在拌和混凝土的過程中，應該嚴格遵循前期試驗所得到的最優配比拌合各種配料，因為機制砂擁有較為粗糙的表面和顆粒棱角，所以拌制的混凝土擁有較差的和易性，可能導致混凝土的泌水率處于較高水平，且擁有非常敏感的用水量，所以與拌制天然砂混凝土相比，在拌制機制砂混凝土時應該結合實際情況增加30-60s 的時間，從而使混凝土的和易性要求得到滿足，同時需要保證在混凝土內部均勻分布機制砂，能夠使混凝土強度分布離散的情況得到有效避免。

其次，在振搗混凝土方面，相關人員應該對混凝土振搗過程進行仔細觀察，保證滿足有漿且表面平坦、不沉落均勻、無冒泡情況等要求，每個振點應該控制約25s的振搗時間。

最后，在養護機制砂混凝土方面，相關人員想要使干燥收縮和塑性收縮導致的機制砂混凝土裂縫得到避免，保證結構滿足使用耐久性的要求，需要在完成施工后及時有效地開展養護機制砂混凝土的工作，養護方式與天然砂混凝土相同，可以采取草簾覆蓋、灑水等措施，但是需要注意適當延長養護時間，正常情況下應該連續開展超過15d的養護。

5 結語

綜上所述，在水泥混凝土中使用機制砂能夠在一定程度上提升混凝土的耐久性、強度以及操作性等，特別是在標號較低的混凝土中，集料中的空隙將會被石粉所填充，能夠使混凝土孔隙結構得到改善，使其擁有比天然砂混凝土更高的抗滲性和強度。