機制砂在工程混凝土中的應用

劉相菊

摘 要：工程中應用機制砂作為細集料拌和混凝土，對機制砂混凝土配合比進行設計、試驗，有效控制砼質量。

關鍵詞：機制砂 混凝土 配合比

對于山高坡陡，河流稀少，在附近幾乎找不到符合質量要求的河砂，來滿足大量混凝土施工所需要的砂石料；外購運輸條件差、時間也無保證，必將加大工程成本，耽誤工期；混凝土方量大，混凝土標號高，對原材的質量要求高。

機制砂的基本技術指標

1、機制砂的定義

按照GB/T14684-2001建筑用砂，機制砂的定義為：由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒（但不包括軟質巖、風化巖石的顆粒）。

2、機制砂的基本技術指標

在進行配合比設計之前，對當地的主要砂源進行考察，并取樣進行檢測，其主要技術指標如下：

3、該地區機制砂的特點

該地區的機制砂基本為中粗砂，顆粒級配呈兩頭大中間小分布，細度模數在2.6-3.0之間；砂的粒型多呈三角體或方矩體，表面粗糙，棱角尖銳；含泥量在3-5%之間，但通過亞甲蘭快速試驗合格，所以其主要含泥量為石粉，砂壓碎指標也較好。根據以上特點，該地區的機制砂是符合國標中對機制砂的全部技術指標要求的，而且質量較為穩定。因此可以應用在橋梁工程混凝土中。

機制砂混凝土配合比設計

1、設計依據及控制指標

主要設計依據：

公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000

普通混凝土配合比設計規程JGJ55-2000

普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T50080-2002

普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-2002

主要控制指標：

拌合物的和易性、坍落度及強度。

2、試驗材料

水泥：P.O 32.5水泥，用于C30以下混凝土；P.O52.5水泥用于C30以上混凝土。

粉煤灰：二級粉煤灰；水：自來水；砂：本地區機制砂。

粗集料：碎石

3、配合比設計

由于無成熟經驗可循，所以根據本地區機制砂的特點，首先進行對比試驗，在得出機制砂配合比設計經驗后，進行配合比的設計和確定工作。

4、配合比試配試驗結果分析

由機制砂本身的特點所決定，與天然砂相比，在配比設計、其它材料成型養護條件都相同的情況下，用機制砂配置出混凝土的特點是：坍落度減小，混凝土28d標準強度提高；如保持坍落度不變，則需水量增加；通過進一步試驗發現，在不增加水泥的前提下水灰比變大后，一般情況下，混凝土實測強度并不降低。

按天然砂的規律進行混凝土配比設計，機制砂的需水量大，和易性稍差，易產生泌水，特別在水泥用量少的低強度等級混凝土中表現明顯；而如果根據機制砂的特點進行混凝土配比設計，通過合理利用機制砂中的石粉、調整機制砂的砂率，是完全可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比設計規程的配比設計方法可以適用于機制砂。最適合配制混凝土的機制砂細度模數為2.6-3.0，級配為2區。機制砂在配制填加外加劑的混凝土時，對外加劑的反應比天然砂敏感。因此在采用機制砂拌和混凝土時對外加劑的質量要嚴格控制，盡量采用減水率較高的減水劑。同時要對外加劑和水泥的適應性進行試驗，保證外加劑發揮出良好效果。

5、 配合比確定

通過以上的試驗，最終確定了工程使用的配合比如下：

機制砂混凝土質量的控制

1、原材料質量的控制

對每批進廠的原材料在使用前要嚴格按照標準進行檢驗，合格后方可使用。重點控制指標如下：

水泥：標準稠度用水量、凝結時間、安定性、3d強度。

粗集料：顆粒級配、最大粒徑，針片狀含量，泥塊含量，含泥量。

砂：顆粒級配，含泥量，石粉含量（亞甲蘭快速試驗）機制砂中的石粉含量也是有一定限度的，超過這一限度，隨著石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物變得干稠，也會導致強度的下降。

外加劑：與水泥的適應性，坍落度經時損失，減水率，氯離子含量。

粉煤灰：細度，燒失量，需水量比

2、過程控制

拌和時嚴格執行施工配合比，確保拌和時間。

混凝土攪拌站控制系統即自動計量系統要定期進行標定，每班在使用前要檢查一次，確保計量準確，計量最大偏差不得超過：水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細骨料±2%，減水劑±0.5%。

做好開盤鑒定工作，每次施工前檢測混凝土拌合物的坍落度和坍落度經時損失。確保混凝土到達施工現場的坍落度符合施工要求。

及時檢測砂石的顆粒級配是否符合配合比要求，在砂石級配改變的時候及時對配合比進行調整。

施工過程中加強施工質量的控制，嚴禁隨意往混凝土中加水，振搗過程嚴格控制，防止漏振、或過振。

施工澆注完成后，及時進行覆蓋養護，防止混凝土表面失水過快造成裂縫，養護周期一定要符合要求，高溫季節澆水時間宜避開中午溫度最高時間。

澆注混凝土取樣要按照分批混凝土的方量和各施工環節的要求共同確定。并且隨機取樣制作試件，檢測混凝土的28天的抗壓強度。

工程應用效果

從攪拌站生產情況來看，在拌合物性能方面機制砂配制混凝土的和易性接近普通混凝土，在抗壓強度方面，根據一年多的統計數據表明機制砂配制的混凝土的抗壓強度全部滿足設計要求，另外抗滲等其他方面的性能也符合設計要求。

結論

通過該工程的使用可以看出機制砂混凝土有以下特點：

配制中低強度混凝土時， 水灰比較大、水泥用量少， 機制砂中的石粉補充了細顆粒， 增加了混凝土拌合物的稠度， 拌合物的粘聚性隨著石粉含量的增加而增加， 離析現象隨石粉含量增加明顯改善。

石粉的存在， 增加了固體表面積對水的比例， 保水性增強， 泌水情況得到改善。

機制砂中含有適當比例的石粉可以改善混凝土和易性， 提高了混凝土密實度， 即提高混凝土的強度，改善混凝土的耐久性。

根據機制砂的特點進行混凝土配比設計，通過合理利用機制砂中的石粉、調整機制砂的砂率，是完全可以配制出各方面性能較好的混凝土。

在混凝土中應用機制砂，改善和緩解了毀田挖砂的一系列環境問題，降低了建筑砂緊張的壓力，降低了成本，保護了環境。因此機制砂在混凝土中的應用是可持續發展的需要，未來機制砂將在建筑市場上發揮著越來越重要的作用。

（作者單位：天津天科工程監理咨詢事務所）