王曉偉，張 強(qiáng)，宋照軍，夏京亮，周永祥

(1.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011；2.中交隧道工程局有限公司，北京 100102；3.中國建筑科學(xué)研究院，北京 100013)

當(dāng)前，我國正在積極推進(jìn)“一帶一路”倡議，肯尼亞是“一帶一路”倡議東非地區(qū)的首站，蒙內(nèi)鐵路已建成通車，作為延長線的內(nèi)馬鐵路正在建設(shè)，內(nèi)馬鐵路是繼蒙內(nèi)鐵路之后繼續(xù)完全采用中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工、中國技術(shù)集成、中國管理經(jīng)驗(yàn)、中國機(jī)電設(shè)備建造的一條國際干線鐵路，項(xiàng)目建設(shè)將進(jìn)一步夯實(shí)中國鐵路標(biāo)準(zhǔn)在東非乃至整個非洲推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)?？夏醽喆蟛糠值貐^(qū)常年干旱，河流較少且水流量不大，河砂匱乏，且存在含泥量和泥塊含量過大、輕物質(zhì)含量和有機(jī)物含量過多等質(zhì)量問題，內(nèi)馬鐵路工程沿線缺少可以開采利用的河砂，采用機(jī)制砂成為必然[1,2]。國內(nèi)外對于機(jī)制砂混凝土的性能及應(yīng)用研究較多[3-6]，而火成巖機(jī)制砂的研究相對較少，該文介紹了內(nèi)馬鐵路沿線火成巖情況和內(nèi)馬鐵路火成巖機(jī)制砂生產(chǎn)工藝，并分析了火成巖機(jī)制砂混凝土配合比和性能，同時也介紹了內(nèi)馬鐵路火成巖機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用情況。

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

1)水泥：采用肯尼亞Bamburi水泥廠生產(chǎn)的CEM Ι 42.5水泥，生產(chǎn)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為EN 197-1，初凝145 min，終凝268 min，3 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別為23.6 MPa、49.4 MPa，比表面積342 m2/kg。

2)粉煤灰：采用印度I級粉煤灰，細(xì)度 (45 μm篩余)10.1%，需水量比85%，燒失量1.45%。

3)細(xì)骨料：機(jī)制砂，內(nèi)馬鐵路某料場生產(chǎn)，表觀密度2 840 kg/m3，吸水率1.6%，壓碎值5%，細(xì)度模數(shù)2.6，石粉含量6.1%，MB值0.9，級配見圖1。

4)粗骨料：內(nèi)馬鐵路某料場生產(chǎn)5～20 mm連續(xù)級配碎石，巖性為玄武巖，母材強(qiáng)度160 MPa，表觀密度2 840 kg/m3，吸水率1.2%，壓碎值6%，針片狀含量3%。

5)減水劑：國內(nèi)某聚羧酸減水劑，固含量30%，減水率29.3%。

1.2 方法

混凝土坍落度按照GB/T50080—2016《普通混凝土拌和物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行；抗壓強(qiáng)度按照GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行；電通量按照GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)馬鐵路火成巖情況

從內(nèi)馬鐵路勘測情況來看，沿線基本上是火成巖地區(qū)，且以質(zhì)量較差的粗面巖分布最為廣泛。粗面巖質(zhì)地軟弱，強(qiáng)度一般在40～50 MPa，不能滿足混凝土用粗骨料的要求。選擇的幾個料場，巖石類型有玄武巖、響巖(見圖2)、流紋巖(見圖3)，這些巖石質(zhì)地都十分堅(jiān)硬。

沿線有的料場(DK96、DK97、DK104等)覆土層較厚、植被茂密，且料場巖石表皮存在風(fēng)化層較厚，需要深挖才能開采合格石料。此類料場容易在開采過程中混入大量的泥土、軟弱風(fēng)化巖石、樹根、草皮等，應(yīng)加強(qiáng)人工甄別、篩選等質(zhì)量控制措施，以保證骨料品質(zhì)，防止石料和機(jī)制砂含泥量超標(biāo)和MB值過高，進(jìn)而影響混凝土質(zhì)量。

周邊料場符合要求的巖石主要是玄武巖和流紋巖等，而以玄武巖為主。玄武巖晶質(zhì)成分高，主要礦物硬度大，一般情況摩氏硬度大于6，接近石灰石的2倍，結(jié)晶構(gòu)造牢固，具有較高的表面硬度和機(jī)械強(qiáng)度。

2.2 內(nèi)馬鐵路火成巖機(jī)制砂生產(chǎn)工藝

圖4為內(nèi)馬鐵路某標(biāo)段火成巖機(jī)制砂生產(chǎn)工藝，料場開采的塊石通過震動給料進(jìn)入初破機(jī)械，初破采用顎式破碎機(jī)，然后是二破，二破機(jī)械也為顎式破碎機(jī)，再進(jìn)入反擊破破碎，最后通過圓形振動篩篩分成需要的各級配碎石；生產(chǎn)機(jī)制砂時，采用碎石摻量較大的那一級級配作為原材料，通過沖擊式制砂機(jī)加工成機(jī)制砂。

碎石生產(chǎn)首先采用顎式破碎機(jī)進(jìn)行兩級破，有利于反擊破的工作，而反擊破破碎的碎石粒形較好；機(jī)制砂生產(chǎn)采用碎石生產(chǎn)中篩分出的某一粒級碎石進(jìn)入制砂，因?yàn)樗槭呀?jīng)經(jīng)過了圓形振動篩篩分，泥含量較低，有利于機(jī)制砂石粉含量的控制。

2.3 火成巖機(jī)制砂混凝土

表1為內(nèi)馬鐵路某標(biāo)段部分火成巖機(jī)制砂混凝土配合比，包括C30涵洞、C30樁基、C35承臺、C35樁基、C40承臺、C40樁基、C50承臺，水膠比最低的為C50承臺0.31，最高的為C30涵洞0.41，水膠比普遍較低，主要原因?yàn)殍F路混凝土粉煤灰摻量較高，粉煤灰摻量普遍在25%左右，砂率大多集中在45%，減水劑摻量均為1.3%。表2為內(nèi)馬鐵路某標(biāo)段部分火成巖機(jī)制砂混凝土性能，涵洞、承臺部位的混凝土坍落度在160～180 mm之間，樁基混凝土為自密實(shí)混凝土，坍落度較大，在210～220 mm之間；機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電通量均小于1 200 C，滿足鐵路混凝土設(shè)計(jì)使用年限100年對密實(shí)性的要求。

表1 火成巖機(jī)制砂混凝土配合比

表2 火成巖機(jī)制砂混凝土性能

2.4 火成巖機(jī)制砂混凝土應(yīng)用情況

圖5為內(nèi)馬鐵路某標(biāo)段火成巖機(jī)制砂混凝土施工的橋梁墩柱情況，可見墩柱施工效果較好，混凝土外觀質(zhì)量良好，根據(jù)施工現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù)試件和回彈試驗(yàn)情況，混凝土強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，且具有較大的富余。

3 結(jié) 論

a.內(nèi)馬鐵路沿線多為火成巖，包括玄武巖、響巖、流紋巖等，沿線某些料場覆土層較厚、植被茂密，且料場巖石表皮存在風(fēng)化層較厚的現(xiàn)象，開采條件較差。

b.內(nèi)馬鐵路火成巖機(jī)制砂混凝土涵洞、承臺部位的坍落度在160～180 mm之間，樁基坍落度較大，在210～220 mm之間；抗壓強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電通量均小于1 200 C，滿足鐵路混凝土設(shè)計(jì)使用年限100年對密實(shí)性的要求，且施工效果較好。