徐芬

中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司 重慶 400000

使用機(jī)器對巖石進(jìn)行粉碎，并對其進(jìn)行篩分，所得到的公稱粒徑小于5mm 的顆粒即為機(jī)制砂。由于機(jī)制砂具有石粉含量可控、力學(xué)性能良好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在混凝土施工中合理使用機(jī)制砂可以使混凝土的工作性能得到改善，使混凝土的密實(shí)性進(jìn)一步提高。但是，如果機(jī)制砂中石粉較多，會影響水泥和砂之間的粘結(jié)力，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低的，嚴(yán)重影響混凝土的工作性能和和易性。所以為了提高混凝土質(zhì)量，施工人員應(yīng)對機(jī)制砂用量進(jìn)行試驗(yàn)[1]。

1 機(jī)制砂的主要特點(diǎn)

1.1 機(jī)制砂概念

機(jī)制砂主要包括工業(yè)廢渣（不包括風(fēng)化巖和軟質(zhì)巖）、礦山尾礦以及巖石。根據(jù)試驗(yàn)可知，天然砂的堆積密度通常為1500kg/m3左右，機(jī)制砂的堆積密度通常為1700kg/m3左右，由此可知，與天然砂相比機(jī)制砂堆積密度較大。為了控制機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)和級配，生產(chǎn)單位應(yīng)該對除塵設(shè)備以及最小級振動(dòng)篩篩孔尺寸進(jìn)行調(diào)整。

由于石塊夾雜著的泥土不能被完全清理，所以使機(jī)制砂中含泥量提高。為了對含泥量進(jìn)行控制，生產(chǎn)單位應(yīng)該做好如下工作：在對礦山進(jìn)行開采過程中，施工人員應(yīng)該對表面的泥土和植被進(jìn)行清理；在對石塊進(jìn)行裝卸時(shí)，施工人員應(yīng)該確保沒有摻入泥土；當(dāng)石塊中泥土較多時(shí)，施工人員應(yīng)對其進(jìn)行挑揀；當(dāng)機(jī)制砂中含有較多泥塊時(shí)，施工人員應(yīng)該進(jìn)行清場，與此同時(shí)，料場應(yīng)該采取相應(yīng)的措施對其進(jìn)行處理，防止因含泥量過高而影響到混凝土的質(zhì)量。

1.2 機(jī)制砂和天然砂的對比

與天然河砂相比，機(jī)制砂的顆粒級配較差、顆粒較粗且含有石粉，機(jī)制砂的外形主要為方菱體或三角體，具有較為尖銳的棱角且表面粗糙，在砂率相同的情況下，機(jī)制砂的比表面積大、吸水率較大。但是，與天然砂相比，機(jī)制砂具有劣質(zhì)資源、廢棄資源再利用，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以使混凝土的環(huán)保性得以提高。

1.3 機(jī)制砂混凝土與天然砂混凝土的性能

當(dāng)單位用水量不變時(shí)，隨著水泥用量的提高天然砂和機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度會不斷提高；對7d 的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行分析可知，機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度較大，且水泥用量越少，強(qiáng)度增大越為明顯。在水泥用量和水灰比相同的前提下，要想保障二種混凝土的坍落度一致，施工單位應(yīng)提高機(jī)制砂混凝土的砂率[2]。

2 試驗(yàn)方案

細(xì)骨料：通常可以將砂的細(xì)度模數(shù)分為細(xì)砂（細(xì)度模數(shù)：2．2-1．6）、中砂（細(xì)度模數(shù)：3-2．3）以及粗砂（3．7-3．1）三種。在混凝土配制過程中，石粉的含量有很重要的影響，因此，為了使混凝土的工作性能得到保障，細(xì)集料的含泥量應(yīng)小于3%，含粉量范圍應(yīng)為6%-12%，當(dāng)使用機(jī)制砂作為細(xì)骨料時(shí)，其壓碎指標(biāo)應(yīng)小于35%，粒徑大小范圍應(yīng)為0．15-0．75mm。本實(shí)驗(yàn)細(xì)骨料參數(shù)為：①天然砂：細(xì)度模數(shù)為2．9，堆積密度為1510kg/m3，含泥量為0．6%；②機(jī)制砂：一共有三種機(jī)制砂，其石粉含量分別為15%、10%、5%，細(xì)度模數(shù)均為3．0。

粗骨料：在對粗骨料進(jìn)行選擇過程中，施工人員應(yīng)以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，確保母材強(qiáng)度符合規(guī)范，集料大小范圍應(yīng)為5-25mm 或5-20mm，外形應(yīng)為立方形。與此同時(shí)，骨料的針片狀顆粒應(yīng)小于15%，壓碎值應(yīng)小于12%，泥塊含量應(yīng)低于0．5%，含泥量應(yīng)低于1%。本次試驗(yàn)選擇的粗骨料主要有兩種，其粒徑范圍為5-20mm，針片狀顆粒含量為7%，壓碎指標(biāo)為10%，石子含泥量為1%，強(qiáng)度大于80MPa。

水泥：在對水泥進(jìn)行選擇過程中，通常應(yīng)選高強(qiáng)度水泥，且其細(xì)度應(yīng)滿足規(guī)范要求，常用的水泥種類為普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。該兩類水泥的強(qiáng)度通常為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的0．9-1．5 倍。為了避免水泥干縮和放熱影響到混凝土強(qiáng)度，施工人員應(yīng)將高質(zhì)量的粉煤灰等材料摻入水泥中，與此同時(shí)，為了使水泥強(qiáng)度進(jìn)一步提高，施工人員還應(yīng)該對其實(shí)施二次磨細(xì)處理。本次試驗(yàn)所采用的水泥為P．II52．5R，其28d 的強(qiáng)度是60．2MPa；粉煤灰為F 類Ⅱ級灰，需水量比為97，細(xì)度為1．25。

外加劑：為了使混凝土的早期強(qiáng)度得以提高，施工人員應(yīng)將一定比例的外加劑加入混合料中，通過外加劑的添加，不但可以使混凝土的性能得以提高，還可以對水泥用量進(jìn)行控制。本實(shí)驗(yàn)采用的外加劑為LCX-B 高性能標(biāo)準(zhǔn)型減水劑，產(chǎn)地為江西。

礦粉：本實(shí)驗(yàn)中礦粉28d 的活性指數(shù)為95%，7d 活性指數(shù)為75%。

本實(shí)驗(yàn)的混凝土強(qiáng)度等級為C50，在膠凝材料用量不變的情況下，為了保障混凝土的坍落度，對外加劑和用水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，各組的混凝土配合比見表1。

其中A02、A03、A04 中的砂為機(jī)制砂（人工砂）；A01 為天然砂。

3 對混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行分析

表2 為各組混凝土的抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 混凝土抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 混 凝土配合比（kg/m3）

對表2 進(jìn)行分析可知，使用機(jī)制砂配制的A02、A03、A04 組混凝土的強(qiáng)度均大于使用天然砂配制的A01 組混凝土的強(qiáng)度。對破開面進(jìn)行對比可知，天然砂混凝土的空洞多于機(jī)制砂混凝土的空洞。機(jī)制砂中石粉的強(qiáng)度近似于母材的強(qiáng)度，其不但可以對混凝土進(jìn)行填充，還可以使膠凝材料的水化作用得以提高，因此，與天然砂相比，使用機(jī)制砂可以提高混凝土的強(qiáng)度。

除此之外，通過對表2 的分析可知，當(dāng)石粉含量為15%的時(shí)候，混凝土的強(qiáng)度較低，且混合物較為粘稠、具有輕微泌水。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是：當(dāng)石粉用量過大時(shí)，混凝土的用水量也會隨之增加，為了保障混凝土用水量和坍落度不變，需要提高外加劑的摻量，當(dāng)外加劑摻量提高時(shí)，混凝土?xí)霈F(xiàn)粘稠泌水等問題，與此同時(shí)，當(dāng)石粉含量較高時(shí)，骨料和水泥之間的黏結(jié)性也會隨之降低，使混凝土的強(qiáng)度和工作性能受到影響[3]。

4 對混凝土抗開裂性能進(jìn)行分析

4.1 實(shí)驗(yàn)的主要原理

在對混凝土進(jìn)行抗開裂試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員嚴(yán)格遵循混凝土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，每組混凝土應(yīng)設(shè)置兩個(gè)平行實(shí)驗(yàn)對照組。當(dāng)混凝土澆筑進(jìn)模板后，試驗(yàn)人員應(yīng)將小型振搗棒插入混凝土中，并對其進(jìn)行振搗處理，振搗后，還應(yīng)該將混凝土表面抹平，并平行于裂縫誘導(dǎo)器和試件表面進(jìn)行吹風(fēng)處理，風(fēng)速應(yīng)該控制在5m/s 左右。

4.2 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析

表3 為混凝土抗開裂數(shù)據(jù)。

表3 抗開裂性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對表3 進(jìn)行分析可知，與天然砂混凝土相比，機(jī)制砂混凝土的開裂時(shí)間較早。與此同時(shí)，當(dāng)石粉含量為15%時(shí)，混凝土在298min 的時(shí)候出現(xiàn)開裂；當(dāng)石粉含量為5%，混凝土在410min 的時(shí)候出現(xiàn)開裂，由此可知，當(dāng)石粉含量提高時(shí)，混凝土的抗開裂性能較差。

除此之外，通過表3 可以看出，當(dāng)石粉含量為5%和10%時(shí)，與天然砂混凝土相比，機(jī)制砂混凝土的單位面積裂縫數(shù)較小，但是當(dāng)石粉含量為15%時(shí)，其單位面積裂縫數(shù)明顯增大。由此可知，當(dāng)石粉含量不超過10%時(shí)，機(jī)制砂混凝土的抗開裂性能較高，這主要是因?yàn)槭劭梢詫炷恋目障哆M(jìn)行填充，時(shí)混凝土的密實(shí)度得以提高，進(jìn)而達(dá)到降低混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)的目的，但是如果石粉含量較高時(shí)，混凝土的吸水性也會提高，使混凝土塑性收縮量提高，反而會增大混凝土的開裂率。

5 結(jié)語

綜上所述，相較于天然砂，當(dāng)機(jī)制砂中石粉含量不超過10%時(shí)，使用機(jī)制砂配制混凝土，可以使混凝土的強(qiáng)度提高。但是當(dāng)石粉含量為15%時(shí)，混凝土的工作性能和強(qiáng)度反而會降低。與此同時(shí)，當(dāng)石粉含量不超過10%時(shí)，機(jī)制砂混凝土的抗裂性能也會相應(yīng)提高。因此，施工人員應(yīng)該控制機(jī)制砂中石粉含量，從而達(dá)到提高混凝土質(zhì)量的目的。