余雪飆
機制砂的質量控制及在混凝土中的應用
余雪飆
(大理州水利水電勘測設計研究院 云南大理 671000)
機制砂質地堅硬、粒形好,具有新鮮界面和粒形有利于加強結合力的特性,是一種在工程中極具競爭力的建筑材料。由于工程技術人員對機制砂缺乏足夠認知,配制出的機制砂混凝土工作性差、可泵性差,出現(xiàn)離析泌水等問題,混凝土外觀質量差。本文對機制砂的質量控制措施進行分析,并且結合實例闡述了其具體應用。
機制砂;混凝土;質量控制;應用
國外關于機制砂的研究工作開展時間較早,但是因為我國建設環(huán)境的限制,使得我國部分水電、建筑工程開始探索就地取材,用當?shù)厥募庸こ蓹C制砂拌制混凝土。由于機制砂天然的含粉量高等特性,造成機制砂混凝土的和易性不佳,早期強度難以滿足設計要求,尤其對高強度混凝土影響較大。因此,有必要針對機制砂的特性,在摻入其他外加劑的情況下,改善混凝土的質量,使其能用于高強度混凝土結構物。
2.1 原材料控制
2.1.1 顆粒級配與細度模數(shù)
機制砂級配是影響機制砂泌水的主要原因,其中2.36~4.75mm級顆粒越多,機制砂砂漿泌水越顯著。當粗顆粒較多時,混凝土的流動性明顯下降,尤其是2.36~4.75mm與1.18~2.36mm兩級的顆粒增大對流動性的影響最大,而粒級在0.3~0.6mm與0.15~0.3mm之間的顆粒對砂漿流動性有促進作用。通過適當提高機制砂中0.15~0.3mm與0.3~0.6mm兩級砂的顆粒數(shù)量來獲取優(yōu)質的機制砂混凝土?;炷劣脵C制砂宜采用級配良好的中砂,通過0.315mm篩孔的砂不應少于15%,才有良好的連續(xù)粒級;機制砂細度模數(shù)應控制在2.6~3.2之間。
2.1.2 石粉含量
當石粉含量較低時,很難配制出工作性很好的混凝土,機制砂由于顆粒形貌和級配不良,導致其配制出來的混凝土工作性能較差,而且泌水率較高。但當機制砂中含有一定數(shù)量石粉時,機制砂的工作性得到了很好的改善,其保水性明顯提高,泌水率降低。對于機制砂混凝土,機制砂中石粉含量的最佳范圍為6~10%,而對于C80級的超高強混凝土,機制砂中石粉的最佳含量為3~5%??傮w來說,機制砂中的石粉并沒有對混凝土強度的長期穩(wěn)定發(fā)展造成有害影響。
2.1.3 棱角性
雖然機制砂的棱角性對機制砂混凝土的力學性能影響不顯著,且能降低機制砂混凝土的干縮,但棱角性較強的機制砂,顆粒之間更容易搭接,產(chǎn)生更大的摩擦力,對機制砂混凝土的工作性、工作性保持、抗離析泌水能力影響較大。當機制砂棱角性>1.35時,機制砂混凝土的泌水離析傾向顯著增大。
2.1.4 MB值與泥塊含量
機制砂在生產(chǎn)過程中由于帶入部分山皮而導致機制砂中0.075mm以下顆粒中含有泥粉。機制砂中的石粉與泥粉雖均為小于0.075mm的顆粒,但兩者有本質的區(qū)別。泥粉一般較細,增加了集料的比表面積,而且黏土類礦物通常有較強的吸水性,是混凝土中的有害物質。機制砂MB值增大,混凝土工作性能下降,當MB值達到1.45(即泥含量達到3%)時,混凝土工作性急劇下降。結合不同MB值機制砂制作的混凝土力學性能、耐久性等方面的實驗結果可以看出,MB值<1.45時,不會對混凝土各方面的性能造成不良影響。機制砂的泥塊含量不得大于1.0%,配制C65及以上等級混凝土時,泥塊含量不應大于0.5%。
2.2 混凝土生產(chǎn)質量控制
2.2.1 機制砂含水量控制
濕法制砂在生產(chǎn)過程中會使用大量的水,有時甚至超過10%。機制砂含水量不均勻不但影響混凝土拌和物,而且含水量偏大還會影響料倉下料,因此機制砂應提前備料,避免含水量不均勻的機制砂投入使用。
2.2.2 機制砂拌和質量控制
試驗人員在施工過程中隨時監(jiān)測砂石料含水率變化,及時調整施工配合比;即時監(jiān)測攪拌站拌和系統(tǒng),保證計量偏差在設計允許范圍內;保證混凝土拌和時間,條件允許時可適當延長?;炷脸稣緯r加強坍落度檢測,對于坍落度不合格的混凝土不允許出廠。
谷索索力分布很離散,并隨吊索索力增長而整體增長,但局部特性明顯,不同批次吊索的提升對不同典型谷索的影響可能截然相反。脊索的就位和膜的安裝均使谷索索力下降。
2.2.3 機制砂澆筑質量控制
施工時合理安排混凝土供應,減少罐車發(fā)車時間間隔,縮短現(xiàn)場等待時間。選擇合適的混凝土泵車進行作業(yè),盡量減少泵管長度,避免坍落度損失。嚴格控制混凝土的下灰高度不超過2m,避免振搗過振,以混凝土停止下沉,無氣泡逸出,表面泛漿為基準。
2.3 施工過程質量控制關鍵技術措施
2.3.1 拌合
機制砂混凝土應采用強制式攪拌機拌制不得使用自落式攪拌機。鑒于機制砂顆粒表面粗糙、多棱角、顆粒級配波動較大,其混凝土的粘稠度較大,因此其攪拌時間應比天然砂混凝土適當延長,有效提高機制砂混凝土拌合物均勻性,延長時間可通過勻質性檢驗結果來確定。
2.3.2 混凝土運輸
為保證混凝土在運輸過程中保持均勻性,運到澆筑地點不分層、不離析、不漏漿,機制砂混凝土應使用混凝土攪拌運輸車運輸,不得采用機動翻斗車運輸。運至現(xiàn)場的混凝土因各種原因確需調整混凝土坍落度時,可在專職技術人員指導下,在卸料前加入減水劑并高速旋轉攪拌罐。嚴禁在運輸過程和混凝土施工現(xiàn)場加水,混凝土必須在初凝前泵送并振搗完畢。
2.3.3 混凝土澆筑
混凝土澆筑時,應接近澆筑地點連續(xù)均衡布料,盡量選擇氣溫較低時澆筑。經(jīng)多個工程實踐證明,考慮到預拌機制砂混凝土和易性差些,澆筑豎向構件預拌機制砂混凝土時宜分層均勻布料,其分層厚度由天然砂混凝土規(guī)定的500mm減小到300~400mm較為合理,可有效保證密實度;并且剪力墻澆筑時水平方向按每間隔20延長米留設施工縫,可最大限度降低墻體表面出現(xiàn)豎向收縮微裂縫。深600mm以上的梁至少分2層及以上進行澆筑,每300~400mm分層較為合理,以保證梁混凝土能夠振搗到位、密實;對于分層澆筑的大體積混凝土,分層厚度由天然砂混凝土規(guī)定的500mm減小到400mm較為合理,以便加快混凝土散熱速度。在相對濕度較小、風速較大的環(huán)境條件下,應采取場地噴水、噴霧、擋風等措施,并應避免澆筑有較大裸露面積的構件。
2.3.4 混凝土振搗
預拌機制砂混凝土移動間距、時間應比天然砂混凝土適當縮小些:豎向及厚度大于200mm構件的振搗間距,從天然砂混凝土要求的“振搗器有效半徑的1.5倍,移動間距400mm,每次振搗時間20~30s”適當調整為“振搗器有效半徑的1.2~1.5倍,移動間距300~400mm,每次振搗時間15~20s”,震動棒“快振密插”,振搗后的混凝土密實不分層。較薄的平面結構采用平板振動器進行表面振搗,可以保證振搗到位。實踐證明,為提高平面結構構件混凝土振搗效果,可在覆膜養(yǎng)護前使用提漿機進一步壓實,以提高混凝土密實度。
2.3.5 加強混凝土養(yǎng)護
混凝土養(yǎng)護可采取薄膜覆蓋、噴涂養(yǎng)護劑、覆蓋土工布、噴霧、蓄水等方式,具體養(yǎng)護方式應根據(jù)現(xiàn)場條件、環(huán)境溫濕度、構件特點、技術要求、施工操作等因素確定。采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土養(yǎng)護時間不應少于7d;采用其他品種水泥時、采用緩凝型外加劑、大摻量礦物摻合料配制的混凝土、抗?jié)B混凝土、強度等級C60及以上的混凝土、后澆帶混凝土的養(yǎng)護時間不應少于14d;大體積混凝土養(yǎng)護時間應根據(jù)施工方案確定。養(yǎng)護期間應保持混凝土始終處于濕潤狀態(tài)。
某水利工程施工使用機制砂,就地取材,對所在地區(qū)的5~10mm石灰?guī)r顆粒進行沖擊整形,生產(chǎn)出了近乎圓形的機制砂,生產(chǎn)工藝流程見圖1。5~10mm的石灰?guī)r小石子從集料斗通過輸送帶進入整形機,進入整形機的小石子被分成兩股高速石子流,一股垂直向下,另一股水平高速旋出。在整形機內兩股石子流發(fā)生兩種作用:①石子流互相高速碰撞摩擦;②石子流與整形機內壁上的襯板碰撞研磨。小石子發(fā)生三個變化:①大石屑破碎變小;②石屑棱角被磨圓,針片狀顆粒消失;③在研磨碰撞的過程中產(chǎn)生石粉。整形處理后的石屑經(jīng)過振動篩、砂石粉分離機、吸塵器,最后成為干燥機制砂。為防止從輸送帶輸出的機制砂大小顆粒產(chǎn)生離析,在拌濕機中加入3~4%的水,然后輸出合格均勻的優(yōu)質機制砂。
試生產(chǎn)時,振動篩上篩網(wǎng)的篩眼為5.0mm,生產(chǎn)出的機制砂細度模數(shù)很高,并且0.3mm篩通過百分率較低,唯一的優(yōu)點是粒型接近圓形,見表1中的3#樣品。通過分析認為首先應該降低較大篩孔的篩余才能將細度模數(shù)降下來,將篩眼換成2.5mm,機制砂的細度模數(shù)控制在了2.8左右,且0.3mm的標準篩通過百分率大于15%,非常適宜于制作泵送混凝土,見表1中4#樣品。在砂石粉分離機中,調整旋粉機的轉速,根據(jù)混凝土標號控制機制砂的石粉含量。
圖1 制砂機生產(chǎn)工藝流程示意圖
表1 機制砂樣品篩分結果
隨著生產(chǎn)時間的延長,表1中5#樣品的細度模數(shù)下降0.1,又經(jīng)過一段時間機制砂的細度模數(shù)已降到2.4左右。分析導致機制砂細度模數(shù)不斷下降原因:打開振動篩上蓋,發(fā)現(xiàn)振動篩的篩眼上粘附上了一層石灰石粉,經(jīng)過清理后,機制砂細度模數(shù)又恢復到了2.8左右。因為石粉含有一定水分,潮濕的石灰石粉不斷粘附篩眼造成。在以后的生產(chǎn)中,嚴格控制了5~10mm小石子的含泥量和含水率,使用干燥的原材料,已基本穩(wěn)定住了機制砂的質量。機制砂中的石粉比表面積在360m2/kg以上,與普通水泥的比表面積基本相同,亦可作為混凝土的一種填料,特別對低標號泵送混凝土而言,大大提高了混凝土的和易性,改善了泵送性能。
由該工程可見,在機制砂工程中,需加強質量控制,才能保證機制砂質量,優(yōu)化混凝土性能,實現(xiàn)對工程施工質量的有效控制,為工程整體建設奠定基礎。
作為水利水電建設相關責任單位,為保證工程建設質量,需加強對施工現(xiàn)場的材料控制,這是質量管控的基礎。隨著水利水電基本建設事業(yè)的不斷發(fā)展,機制砂在水工混凝土工程中的應用越來越廣泛,就機制砂質量控制工作來說,需對施工現(xiàn)場機制砂進場質量、預拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)以及機制砂混凝土施工實體質量進行巡查、抽查抽檢,對于施工過程進行實時監(jiān)督,嚴格遵循國家相關規(guī)程、規(guī)范進行機制砂混凝土的生產(chǎn)和施工,努力保證機制砂混凝土結構的整體性和耐久性。使機制砂更好地在工程建設中得到運用。
[1]陳紅杰.機制砂混凝土在橋梁工程中的應用[J].石家莊鐵道大學學報(自然科學版),2014(s1):184~187.
[2]宋超,黃明,王納.淺論機制砂混凝土外觀質量控制措施[J].民營科技,2011(10):327.
[3]路家勤,鄭敏.高墩施工機制砂混凝土施工質量控制分析[J].江西建材,2016(7):205.
TU528
A
1004-7344(2016)31-0154-02
2016-10-20
余雪飆(1968-),女,漢族,云南晉寧人,工程師,大專,主要從事水利工程質量檢測方面工作。