朱剛

（張家口市公路工程試驗檢測中心，河北 張家口 075000）

0 引言

高性能混凝土因其強度、和易性、耐久性和穩(wěn)定性方面的較好表現(xiàn)，逐漸取代普通混凝土成為我國基礎設施的主要建筑材料。而砂作為混凝土中占比約為四分之一的組成材料，每年使用量巨大[1]。目前混凝土工程中經(jīng)常使用的兩種砂為天然砂和機制砂。天然砂雖然可以直接開采使用，但是一種不可再生資源，且開采過度會造成水土流失，導致自然環(huán)境破壞。機制砂是將巖石多次破碎、逐次篩選得到的建筑材料。因此，混凝土工程建設宜用機制砂代替天然砂。但是由于機制砂與天然砂相比，顆粒棱角較多，雖然提高了其強度與穩(wěn)定性，但會導致其和易性降低。為提高機制砂在混凝土工程中的使用質(zhì)量，本文將探討在試驗路段采用不同機制砂級配和巖石種類進行混凝土工程施工的情況，研究機制砂級配和巖石種類對高性能混凝土施工的影響。

1 原材料

1.1 水泥

高性能混凝土的制備需要水泥的各項物理性能指標達標，若使用不滿足規(guī)范要求的水泥，將導致高性能混凝土出現(xiàn)路面開裂、車轍等病害[2]。故本文對試驗路段所用水泥進行性能檢測，優(yōu)選符合混凝土施工要求的水泥。水泥各項物理性能指標檢測結果如表1所示。

表1 水泥各項物理性能指標檢測結果

表1（續(xù)）

1.2 粉煤灰

高性能混凝土早期抗壓強度的形成，最重要的原因是礦物摻和料的粉煤灰與水泥發(fā)生化學反應，不僅可以提高高性能混凝土的穩(wěn)定性，還可以提高混凝土的后期強度與耐久性[3]。故本文對試驗路段所用粉煤灰進行性能檢測。粉煤灰的各項物理、化學性能指標檢測結果如表2所示。

表2 粉煤灰的物理化學性能指標檢測結果

1.3 石粉

石粉可以促進機制砂與水泥的凝結反應，不符合施工要求的石粉會對工程質(zhì)量造成嚴重的不利影響。本文對石粉性能進行了檢測，結果如表3所示。

表3 石粉性能指標檢測結果

表3（續(xù)）

1.4 巖石

不同巖石制成的機制砂性能有所不同[4]。本文對花崗巖進行性能檢測，結果如表4所示。

表4 花崗巖性能指標檢測結果

2 工程實踐

2.1 工程概況

某公路工程位于山嶺區(qū)，設計時速為60km/h，全長58km，起點樁號為K614+400，終點樁號為K672+400。本文選用K630+000—K630+700 道路的右側作為試驗路段。試驗路段寬8m，長0.7km，使用高性能混凝土施工。結合試驗段的施工情況及檢測結果，研究機制砂級配和機制砂石粉含量對高性能混凝土施工的影響。

2.2 施工工藝

（1）準備工作

通過試驗檢測水泥、巖石、粉煤灰、石灰等原材料的性能指標，保證所有原材料的質(zhì)量都滿足施工要求[5-6]。將300m 試驗路段平均分成3 段，每段長100m，試驗路段A 的高性能混凝土機制砂使用級配方案1，試驗路段B 的高性能混凝土機制砂使用級配方案2，試驗路段C 的高性能混凝土機制砂使用級配方案3。3 種級配方案中，0.6mm 砂和0.3mm 砂在機制砂中的占比逐次增大。機制砂級配方案如表5所示。

表5 機制砂級配方案

（2）拌和與攤鋪

另取400m 路段作為鋼渣瀝青混凝土路面施工試驗路段。將400m 試驗路段平均分成4 段，每段長100m。試驗路段D 的機制砂中石粉含量為2%，試驗路段E 的機制砂中石粉含量為3%，試驗路段F 的機制砂中石粉含量為4%，試驗路段G 的機制砂中石粉含量為5%。將水泥、粉煤灰、石灰和砂按照配合比進行配料，制備高性能混凝土，再進行試驗路段的攤鋪與碾壓。

（3）路面養(yǎng)護

路面施工完成后，按規(guī)范要求進行養(yǎng)護。

2.3 性能檢測

（1）機制砂級配

為探究不同機制砂級配對高性能混凝土路面路用性能的影響，本文使用3種不同機制砂級配方案制備高性能混凝土攤鋪試驗路段。碾壓施工完成28d后，在路面輪跡帶處隨機選取5 個取樣點鉆取芯樣，將試樣從1到5 編號。在實驗室內(nèi)對試樣進行抗壓強度試驗檢測，結果取平均值。檢測結果如表6所示。

表6 試驗路段抗壓強度檢測結果

機制砂級配方案3的路用性能比級配1和級配2好。由表6 可知，試驗路段A 的抗壓強度為99.6MPa，試驗路段B的抗壓強度為103.4MPa，試驗路段C的抗壓強度為105.1MPa。試驗路段C的抗壓強度較試驗路段A提高了5.52%，這是因為級配3 的機制砂中0.6mm 和0.3mm砂占比最大，能夠有效填充混凝土骨架空隙，提高結構穩(wěn)定性，有利于強度的形成。由表5可知，級配方案1 中機制砂0.6mm 和0.3mm 砂占比為28%，級配方案2中機制砂0.6mm 和0.3mm 砂占比為35%，級配方案3 中機制砂0.6mm 和0.3mm 砂占比為40%。由此可見，適當增加機制砂中0.6mm 和0.3mm 砂的占比可以提高混凝土的施工質(zhì)量。

（2）機制砂石粉含量

本文使用3種不同石粉含量的機制砂制備高性能混凝土并攤鋪試驗路段。碾壓施工完成28d后，在路面輪跡帶處隨機選取5 個取樣點鉆取芯樣，將試樣從1 到5編號。在實驗室對試樣進行抗壓強度試驗，結果取平均值。檢測結果如表7所示。機制砂中石粉含量與試樣抗壓強度的關系如圖1所示。

表7 試驗路段試樣抗壓強度試驗結果

圖1 機制砂石粉含量與抗壓強度關系圖

由圖1可知，試驗路的抗壓強度隨機制砂中石粉含量的增加而逐漸增大。機制砂中石粉含量為5%時，試驗路段G 的抗壓強度最高，路用性能最好；試驗路段D的抗壓強度最低，為93.5MPa；試驗路段E 的抗壓強度為98.4MPa，比試驗路段D 高5.2%；試驗路段F 的抗壓強度為100.2MPa，比試驗路段E 高1.8%；試驗路段G的抗壓強度為104.5MPa，比試驗路段F 高4.3%，這是因為增加機制砂石粉含量，可以提高水泥拌合物的黏結能力。對機制砂石粉含量與試驗路段抗壓強度的關系進行線性擬合，擬合公式為y=3.48x+90.45,R2=0.9733，試驗路段抗壓強度隨機制砂石粉含量增加而逐漸增加。

3 結語

綜上所述，機制砂是一種優(yōu)良的建筑材料，為提高機制砂在混凝土工程中的應用質(zhì)量，本文在試驗路段采用不同機制砂級配和巖石種類進行混凝土工程施工，分析這兩個因素對高性能混凝土施工的影響，結果表明：①機制砂級配方案3 的路用性能比級配1 和級配2 好；②宜適當增加機制砂中0.6mm 和0.3mm 砂的占比；③機制砂中石粉含量為5%時，路用性能較好。