林穩(wěn)翔

（福州金福山水建筑材料有限公司，福建 福州 3500001）

我國作為混凝土產(chǎn)量最高的國家之一，對原材料的需求十分巨大，部分地區(qū)的天然河沙甚至被消耗殆盡，因此為了滿足建筑工程需求，需要積極找尋天然砂的替代品，而機制砂在諸多實驗材料中性能最佳，為了確保機制砂混凝土的質(zhì)量控制對策切實可行，首先要對機制砂的主要特點進(jìn)行深入了解。

1 機制砂主要特點

相較于天然砂，機制砂的表面粗糙程度與石粉含量更高，兩者差異性明顯。經(jīng)過對不同地區(qū)的機制砂特性進(jìn)行分析可知，通常情況下機制砂表觀密度、吸水率、棱角性都超過天然砂，受母巖巖性的影響較大，容易使混凝土表觀密度高于天然石英質(zhì)砂配制的混凝土。

2 機制砂混凝土質(zhì)量控制策略探究

2.1 明確機制砂對混凝土性能的具體影響

（1）工作性。當(dāng)機制砂混凝土與天然砂混凝土的配比相同時，前者的塌落度以及擴(kuò)展程度都低于后者，究其原因在于機制砂的吸水率極高并存在大量石粉，若石粉含量過低容易造成低強度混凝土產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，且黏聚性也會降低，如果石粉含量過高，則會導(dǎo)致混凝土塑性、屈服應(yīng)力提升，破壞混凝土的流動性。因此在實際配制時需要把控好石粉含量，認(rèn)識到粉體對混凝土水泥漿體積的膨脹作用，避免過高的石粉含量引發(fā)需水量的增加，不利于混凝土的工作性[1]。

（2）力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)實驗調(diào)查顯示，當(dāng)機制砂混凝土與天然砂混凝土配合比一致時，前者的抗壓強度要優(yōu)于后者，并且若兩者坍落度相同，石粉含量較多的機制砂混凝土的實際強度會小于天然砂混凝土，如果使用機制砂替代天然砂混凝土，則會在替代率最優(yōu)時使混凝土強度達(dá)到最大化。根據(jù)研究者實驗表明，人工砂再生集料混凝土在28d 時的抗壓強度與天然砂混凝土相比要高出5%～10%左右。

（3）體積穩(wěn)定性。機制砂對混凝土收縮性能的影響在一定程度上與齡期以及石粉含量有關(guān)，但當(dāng)前所取得的實驗結(jié)論尚不一致。部分研究人員認(rèn)為石粉含量在低于某一數(shù)值后，混凝土的收縮能力將會與石粉含量保持正比關(guān)系，如果石粉含量高于某一數(shù)值，則混凝土收縮性能又會與石粉含量保持反比關(guān)系。還有部分研究人員認(rèn)為機制砂混凝土處在早齡期時收縮性能要優(yōu)于天然砂，直至后期收縮性能才與天然砂大致相同。同時機制砂混凝土的早期開裂能力低于河砂混凝土，但在添加一定量的粉煤灰后，其開裂性能會大幅度提升，若在此基礎(chǔ)上加入石粉，則混凝土抗裂性又會被進(jìn)一步削弱。若石粉含量高于7%，混凝土產(chǎn)生裂縫的時間會小幅度提前，單位面積的開裂程度得到提升。

機制砂對混凝土彈性模量的影響同樣存在一定的理論分歧，以劉立新學(xué)者為首的部分學(xué)者認(rèn)為機制砂混凝土彈性模量高于水膠比相同的天然砂混凝土，但以周明凱學(xué)生為首的部分學(xué)者認(rèn)為石粉含量較低的機制砂混凝土彈性模量與天然砂混凝土基本一致，且會隨著石粉含量的提升進(jìn)一步降低彈性模量。

（4）耐久性。經(jīng)過對機制砂混凝土的相關(guān)性能測試數(shù)據(jù)收集可知，低強度的機制砂混凝土的抗CL 離子滲透性與石粉含量呈正比關(guān)系，而抗凍性則與石粉含量保持反比關(guān)系。而強度較高的機制砂混凝土抗CL 離子滲透性與抗凍性則不會隨著石粉含量的變化而變化。但需要注意機制砂生產(chǎn)時所用的水源本身的氯離子含量不應(yīng)超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 合理選擇材料、科學(xué)設(shè)計配合比

鑒于機制砂與天然砂的差異性較大，只有科學(xué)選擇材料、合理設(shè)計混凝土配合比才是保障混凝土質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。第一，在材料選取上應(yīng)以高于天然砂率的機制砂為主，表1 為常見的幾種砂的物理指標(biāo)。

表1 關(guān)于機制砂石粉含量對強度值的影響

表 2 常見砂物理指標(biāo)比對

根據(jù)表1 可知機制砂與天然砂模數(shù)一致時，若想保證體積相同，便需要提升機制砂含砂率。機制砂混凝土的含砂率與普通混凝土基本相同，因此在砂率的選擇上也應(yīng)選擇適于材料體系的科學(xué)砂率。第二，要選擇低泥粉含量的機制砂，由于泥粉本身對混凝土性能影響較高，其中細(xì)集料的含泥量越高混凝土的強度便越低，且還會造成減水劑減水率的衰減，破壞混凝土的工作性，使用水量大幅度提升。因此最優(yōu)選擇應(yīng)為在石料破碎前進(jìn)行水洗的機制砂。第三，需要依照混凝土應(yīng)用環(huán)境選擇石粉含量適中的機制砂，需要在選擇過程中充分考慮環(huán)境對混凝土耐久性、體積穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。同時要注意對于部分強度有要求的混凝土部位可適當(dāng)提高石粉含量，若混凝土本身的抗裂度要求偏高，則要盡可能將石粉含量降到最低。第四，要充分考慮生產(chǎn)機制砂原材料礦物組成不同對機制砂工作性能的影響，例如風(fēng)化巖含量過高會導(dǎo)致攪拌運輸過程中機制砂結(jié)構(gòu)的破裂導(dǎo)致砂比表面積增大混凝土失去流動性，原石材中磷酸鹽含量過高會導(dǎo)致外加劑吸附等。第五，要依照不同材料拌制多個備用配合比，相較于天然砂，機制砂的性能波動幅度更大，為了避免出現(xiàn)意外狀況，需要需要拌制多個備用配合比，以此更好地實現(xiàn)混凝土質(zhì)量把控。第六，要適當(dāng)添加減水劑，控制好減水率避免數(shù)值過低，在選擇時需要以復(fù)合減水劑為主，起到降低石粉含量敏感性的作用。第七，由于在配制混凝土過程中容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，需要適當(dāng)加入引氣劑或引起型減水劑來抑制此類現(xiàn)象。

2.3 控制生產(chǎn)質(zhì)量

首先要做好機制砂混凝土的日常管理，監(jiān)控各項性能參數(shù)，確保水膠比滿足設(shè)計配合比要求，且新拌混凝土的勻質(zhì)性要得到合理把控，防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象。其次要控制好機制砂的泵送壓力值，若生產(chǎn)泵送過程中超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則要啟用備用配備比完成生產(chǎn)，而對于不符合使用要求的機制砂則需采取棄用處理。同時要注意在監(jiān)測時，細(xì)度模數(shù)要保持穩(wěn)定、減水劑質(zhì)量控制要得到進(jìn)一步提高，在添加減水劑前需要優(yōu)先開展混凝土配合比復(fù)拌驗證，在確認(rèn)減水劑性能波動較低、不會破壞混凝土性能后才可投入使用。在此，要充分關(guān)注氣候條件對拌合物施工造成的干擾程度，當(dāng)出現(xiàn)天氣異常時，要采取相關(guān)應(yīng)對措施，防止配合比參數(shù)出現(xiàn)變化。最后要做好養(yǎng)護(hù)工作，由于機制砂混凝土的開裂風(fēng)險遠(yuǎn)高于天然砂，因此對于養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量與效率的要求也更高。在具體的養(yǎng)護(hù)過程之中，需要嚴(yán)格控制好機制砂混凝土的內(nèi)外溫度，讓其內(nèi)外溫差能夠符合溫控指標(biāo)，尤其是在夏秋季施工的項目，更要對機制砂混凝土的濕度及溫差進(jìn)行有效地控制，避免混凝土出現(xiàn)干燥開裂的情況，破壞其穩(wěn)定性。通常施工人員應(yīng)用薄膜覆蓋法對混凝土進(jìn)行保濕保溫，該方式選取的覆蓋物需要具有一定氣密性，能夠有效減少空氣對流。除了做好保濕保溫工作之外，還需要注意觀察混凝土的結(jié)構(gòu)強度，試驗表明通過有效覆蓋包裹塑料薄膜，其混凝土的回彈碳化值會顯著降低，當(dāng)其達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)之后才可以對模板進(jìn)行拆除，確保其強度能夠充分增強澆筑塊的穩(wěn)定性以及抗裂能力，保障工程的施工質(zhì)量[3]。

2.4 性能檢測

不同的檢測方法分別對應(yīng)機制砂混凝土不同的應(yīng)用性能與結(jié)構(gòu)組成，其具體的檢測方法可分為：超聲波檢測，是指使用超聲波檢測儀對混凝土表面與內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查，利用設(shè)備發(fā)出的超聲波傳遞至混凝土材料上，并對接收到的聲音進(jìn)行分析研究，若混凝土本身存在漏孔，則可使檢測人員在顯示界面清晰的看到數(shù)位信號的跳動，以此判斷混凝土內(nèi)部是否具有空洞，實現(xiàn)混凝土強度的確定，該檢測方法的優(yōu)點在于靈敏度高、成本費用較低，不會在檢測過程產(chǎn)生污染物，能夠及時、準(zhǔn)確的完成缺陷位置的定位與定量，但也存在抗干擾能力較差，容易受主客觀因素影響，使測量結(jié)果出現(xiàn)誤差；鉆芯法檢測，該方法是使用專用鉆機，從混凝土中直接鉆取芯樣用以檢查混凝土實際強度，并觀察其內(nèi)部質(zhì)量，雖然該方法的檢測效率較高、工藝手段相對簡易，但由于會對混凝土結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷，因此只有在特定情況下才會采取鉆芯法進(jìn)行檢測，比如：對樣品檢測結(jié)果保持懷疑；混凝土本身存在質(zhì)量問題等；回彈法，首先清理打磨混凝土構(gòu)件表面的浮漿層，再使用回彈儀對其水平表面進(jìn)行回彈測定，最后再采用鑿孔的方式向其破壞面噴入酚酞試劑，使用混凝土碳化深度儀測量其碳化深度用于修正強度，最后再根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏y強曲線計算其強度值。記錄此時的數(shù)值，該數(shù)據(jù)即是混凝土的實際強度。

3 結(jié)語

綜上所述，通過對機制砂的主要特點進(jìn)行分析討論，提出明確機制砂對混凝土性能的具體影響、合理選擇材料、科學(xué)設(shè)計配合比等一系列控制機制砂混凝土質(zhì)量的有效對策，從而充分發(fā)揮機制砂混凝土的性能優(yōu)勢，滿足建筑工程要求。