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

1 引言

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 機制砂的質量控制

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)。

3 實例分析

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。

4 結束語

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。

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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。