高博　孫鵬

（中交一公局總承包經(jīng)營分公司北京　100024）

機(jī)制砂在高性能混凝土中的應(yīng)用

高博孫鵬

（中交一公局總承包經(jīng)營分公司北京100024）

本文依托實(shí)際工程，結(jié)合渝東南地區(qū)混凝土原材料的實(shí)際情況，采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的機(jī)制砂和天然砂混合以及控制機(jī)制砂石粉含量的方法，通過試驗(yàn)優(yōu)化混凝土配合比，試驗(yàn)結(jié)果表明，用60%的機(jī)制砂與40%的天然細(xì)砂作為細(xì)集料的高性能混凝土其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求能夠達(dá)到設(shè)計(jì)和施工要求，與天然中砂相比，其環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性更為理想。

機(jī)制砂；高性能混凝土；混凝土配合比；經(jīng)濟(jì)性

前言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，建筑用砂需求的逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國每年消耗砂資源50億m3。由于天然砂資源逐步減少且分布不均，短期內(nèi)不可再生，過度開采天然砂對(duì)環(huán)境也造成了很大的破壞，所以為了節(jié)約資源與能源，降低成本，保護(hù)環(huán)境，使用機(jī)制砂代替天然砂已成為可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1　工程概況

由于本工程地處渝東南地區(qū)，地理環(huán)境十分惡略，為典型的山區(qū)高速公路，當(dāng)?shù)氐奶烊缓由百Y源較少，且含泥量比較大，級(jí)配差，不能用于高標(biāo)號(hào)、高性能混凝土。因此，在橋梁上部構(gòu)造的施工中只能采用洞庭湖河砂，但洞庭湖河砂的運(yùn)距遠(yuǎn)，單價(jià)高，且供應(yīng)緊張。所以，為了保證工程質(zhì)量，降低工程造價(jià)，保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，我部決定采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的機(jī)制砂和洞庭湖河砂的混合料作為混凝土的細(xì)集料。

2　機(jī)制砂

首先我部對(duì)當(dāng)?shù)氐膸r石進(jìn)行了調(diào)查分析。分析指出，當(dāng)?shù)氐膸r石為沉積巖（水成巖）中的石灰?guī)r且為白云質(zhì)灰?guī)r，屬于巖石層理較明顯的中硬巖石，其抗壓強(qiáng)度在60～150MPa，吸水率在0.1～4.5%，表觀密度在2000～2800kg/m3。通過試驗(yàn)確定本地區(qū)巖石的單軸保水抗壓強(qiáng)度平均值為80MPa，吸水率平均值為1.5%，表觀密度平均值為2650kg/m3。以上數(shù)據(jù)表明，使用其作為機(jī)制砂的母材能夠充分滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；其次使用專門的制砂設(shè)備，調(diào)整篩網(wǎng)和控制粉塵含量，發(fā)現(xiàn)其級(jí)配和細(xì)度模數(shù)等技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3　混凝土配合比

當(dāng)機(jī)制砂和河砂的參配比例為6：4時(shí)，混凝土強(qiáng)度和工作性能最佳，在滿足設(shè)計(jì)和施工要求的同時(shí)還有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)性。

當(dāng)細(xì)集料為100%機(jī)制砂時(shí)，雖然混凝土強(qiáng)度較高，工作性能不佳（較粘）。

當(dāng)細(xì)集料為100%河砂時(shí)，雖然混凝土各方面都能滿足設(shè)計(jì)和施工要求，但其成本太高。通過以上總結(jié)，我部選擇編號(hào)為3的混凝土配合比為試驗(yàn)室配合比。

4　混凝土的質(zhì)量控制

在實(shí)際施工時(shí)由于機(jī)制砂的自身特點(diǎn)，為保證工程質(zhì)量，我們還應(yīng)加強(qiáng)以下幾點(diǎn)的過程質(zhì)量控制：

（1）嚴(yán)格控制生產(chǎn)機(jī)制砂的母材原料，保證母材性能；

（2）嚴(yán)格控制機(jī)制砂的生產(chǎn)加工工藝，確保機(jī)制砂在進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、泥塊含量、石粉含量、MB值、松堆密度、壓碎值等指標(biāo)的檢驗(yàn)工作。同時(shí)，由于機(jī)制砂為巖石經(jīng)破碎、篩分制得，生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生質(zhì)量波動(dòng)。為保證混凝土質(zhì)量，機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)變化范圍不應(yīng)超過±0.2，石粉含量的變化范圍不應(yīng)超過±2。

（3）由于混合砂拌制的混凝土與河砂拌制的混凝土比較，其工作性能相對(duì)較差，雖然通過試驗(yàn)比較兩者拌制的混凝土外觀質(zhì)量和強(qiáng)度相對(duì)差不多，但混合砂拌制的混凝土外觀質(zhì)量和強(qiáng)度不是很穩(wěn)定。為了達(dá)到外觀質(zhì)量和強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定的效果，混凝土的攪拌宜采用雙臥軸式、行星式或逆流式強(qiáng)制攪拌機(jī)拌和，不得使用自落式攪拌機(jī)，攪拌站應(yīng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵部位采用監(jiān)控系統(tǒng)，攪拌混凝土前應(yīng)嚴(yán)格測(cè)定粗細(xì)集料的含水率，以便及時(shí)調(diào)整施工配合比。

（4）延長混凝土的拌和時(shí)間，使之能夠充分的攪拌均勻以增強(qiáng)混凝土的和易性，由于混合砂內(nèi)含機(jī)制砂而機(jī)制砂不象河砂那樣光圓所以作了拌和時(shí)間的逐步加長試驗(yàn)，觀察混凝土的性能，根據(jù)試驗(yàn)，最終確定拌和時(shí)間為2.5～3min。

（5）混凝土最好采用混凝土罐車運(yùn)輸，并且利用施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及施工便道條件設(shè)計(jì)好運(yùn)輸路線有效的縮短混凝土的運(yùn)輸距離，防止混凝土離析，混凝土運(yùn)輸時(shí)間控制在30min左右。

5　結(jié)論

利用正交試驗(yàn)對(duì)C50混合砂高性能混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果表明：用60%的機(jī)制砂與40%的天然細(xì)砂作細(xì)集料能配制出和易性、力學(xué)性能良好的高性能混凝土。

結(jié)合渝東南的實(shí)際情況，機(jī)制砂和天然細(xì)砂按合適比例混摻后可以替代河砂配制高性能混凝土，緩解此區(qū)域建筑用砂矛盾，不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性，還具有一定的環(huán)境效益和社會(huì)效益。由于機(jī)制砂的生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)的影響，在生產(chǎn)工藝上若能加強(qiáng)有效控制，使其性能指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，則混凝土的和易性、力學(xué)性及經(jīng)濟(jì)性都有明顯改善，有利于提高建筑工程的質(zhì)量和控制其成本。

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2015-11-14