機制砂混凝土在云南曲靖高速公路建設中的應用

林蓄武

近年來，機制砂在高速公路工程中得到了廣泛的應用。云南曲靖地區高速公路工程，混凝土工程量巨大，需要大量的砂作為工程材料。曲靖高速合同段，地形復雜、地勢險峻，自然資源豐富，但天然砂較為缺乏。曲靖高速的建設，促進了當地的飲食服務、商貿、運輸等一系列產業的發展，推動云南經濟的迅速發展。本文以云南曲靖東過境高速公路項目為實例，研究機制砂混凝土在高速公路中的應用。

一、 工程概況

曲靖地區高速公路項目橋隧比高，水泥混凝土用量大，且對混凝土質量要求高。但該地區天然砂缺乏，尤其是符合高性能混凝土要求的優質天然砂更是匱乏。本項目將以曲靖地區在建高速公路為工程依托，在既有科研成果和工程實踐的基礎上，基于曲靖地區高速沿線地方資源和地質條件，本著“百年壽命”的設計原則，以橋梁用混凝土為載體，深入研究機制砂制備與機制砂混凝土控制關鍵技術，為完善曲靖地區高速公路機制砂混凝土應用技術體系、建設百年設計使用壽命的高速公路工程提供技術支撐。

針對機制砂和機制砂混凝土特點，從有利于混凝土的施工性能、抗裂性能和耐久性能的角度，研究機制砂混凝土的施工工藝及控制措施。

二、 機制砂的特性

1.：機制砂生產

機制砂一般是由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石或工業廢渣顆粒。曲靖東過境高速公路項目主要采用濕法制砂工藝。機制砂為石料廠生產的Ⅱ類水洗機制砂，石粉含量為6.2%，細度模數為3.1，表觀密度為：2.724g/cm3，堆積密度為：1.540g/cm3。

2.機制砂的級配

機制砂的級配影響機制砂混凝土的工作性能、強度、及耐久性。從東過境項目自建的石料場隨機取三組機制砂樣品：ms-1、ms-2、ms-3，進行篩分計算得出三組的顆粒級配，并繪制出顆粒級配曲線如圖。

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機制砂顆粒級配圖

三、機制砂混凝土的特性

1.骨料。粗骨料采用自建石料場的4.75～9.5mm，9.5～19mm按照：15%∶85%：的配比，進行兩級摻配。細骨料采用自建石料場機制砂Ⅱ類。

2.減水劑。采用建材公司減水劑，摻量：1.5%。

3.水泥。采用水泥公司生產的：P.O42.5：普通硅酸鹽水泥。

4.礦物摻合料。采用Ⅰ級粉煤灰。

四、 機制砂鋼筋混凝土的使用性能和應用技術

在機制砂生產過程中，難免會產生一定數量的石粉，而石粉含量直接影響到機制砂混凝土性能。石粉對機制砂混凝土拌合物工作性的影響，具有正、負兩種效應，不同的石粉含量，也會產生不同的效應，存在一個最佳的石粉含量。機制砂中適量的石粉可以增加混凝土拌合物的密實性，提高混凝土的強度和抗滲性能，對混凝土的體積穩定性具有較大的益處。

在水泥水化過程中，有人認為石粉沒有活性，不與水泥發生水化，也有人認為石粉有活性，其在水泥水化過程中起晶核作用，促進水泥水化，且石粉可與：C3A反應，可生成水化碳鋁酸鈣，提高水泥的強度。實際上，石粉在混凝土中可以對混凝土的孔結構進行優化，確?；炷辆鶆蛐?，大大提高混凝土強度。但如果石粉含量過高，水泥石界面過渡區中就會出現游離態的石粉，這將不利于集料與水泥石的粘結，從而降低混凝土性能。

由于機制砂石粉中含有部分泥粉，從而導致機制砂對外加劑的反應比天然砂更為敏感，隨著MB值的提高，不斷增加機制砂對外加劑的吸附力，提升混凝土體積穩定性?？梢?，合理控制石粉中的含泥量，有利于提高機制砂與外加劑的適應性，這也是在混凝土工程中限制石粉含量的重要原因，在MB值滿足國標要求下，可以適當放寬石粉含量限值。

五、機制砂混凝土的工程應用

1.：機制砂混凝土配合比

采用機制砂配制混凝土，在同坍落度的前提下，機制砂的用水量較大，因此要根據施工：條件進行考慮。機制砂混凝土的配合比對混凝土和易性、力學性能影響較大。應開展機制砂混凝土的試驗研究。該高速公路經過許多橋梁和涵洞，混凝土型號為C20和C40。在機制砂的混凝土配合比中，當C20混凝土的機制砂為650kg/m3時，其和易性較好，強度值為29.4，當C40混凝土的機制砂為760：kg/m3時，其和易性較好，強度值為54。從中可以看出，機制砂的性能參數與天然砂較為相近，能夠滿足施工需求。

2.：高速公路施工控制

在高速公路施工前，應對混凝土的砂石含量進行測定，同時對施工配合比進行換算，將數據寫入配料單中，待施工人員進行審核通過并送交配料進行施工。在高速公路施工的過程中，應結合配料的要求對材料的規格和數量進控制。考慮到機制砂與天然砂特性的不同，需要適當地延長混凝土的攪拌時間，降低混凝土的振搗長度。另外，要加強混凝土的水灰控制。在混凝土的拌和過程中，對坍落度進行估計，避免其坍落超標而引起混凝土發生離析現象。

3.應用特性

在高速公路施工過程中使用機制砂混凝土，主要分為低強度混凝土與高強度混凝土兩種，下面結合該公路工程的實際情況，對這兩種類型混凝土的應用效能進行闡述。

（1）低強度混凝土應用特性。低強度混凝土主要是以天然砂進行配制，由于水泥含量少，加上細粉料量較少，導致此類混凝土不具備較強的和易性能。而將機制砂來替代天然砂之后，由于機制砂含有較多的粉末，可以彌補低強度水泥的和易性，同時還具備較好的吸水性，因此有利于解決低強度水泥的缺陷。

（2）高強度混凝土應用特性。實踐證明，機制砂與天然砂相比，在高強度水泥制作方面區別不大，都可以滿足高速公路的建設標準。但若以機制砂制作混凝土，由于其表面較為粗糙，導致混凝土拌和物適用性較差，容易出現一定的坍落度，不利于公路施工。因此，在高速公路施工過程中，應將機制砂與天然砂的比值控制為6∶4，以滿足高速公路對高強度混凝土的使用需求。

實踐證明，在曲靖高速公路加入適當的混凝土外加劑，配制的混凝土具有良好的工作性能和結構強度，從中取得良好的施工效果，可見，在實際工程中可以應用機制砂以取代天然砂。

六、 結語

通過對機制砂混凝土在云南曲靖高速公路建設中的應用分析，得到了以下幾個方面的結論：

1.制砂混凝土在曲靖高速公路建設中的應用，最終確定了機制砂混凝土配合比，水膠比為：0.31，砂率為0.4時，混凝土性能良好。

2.在曲靖高速公路工程中，機制砂混凝土滿足結構設計要求，實現了機制砂替代天然砂在高速公路建設中的應用，緩解了當地天然砂缺乏的問題。

3.通過對機制砂的級配合理控制、適量的混凝土外加劑，混凝土配合比控制，曲靖高速公路配制的混凝土在工作性能、強度等方面取得較好的實際施工效果，促進了當地經濟的迅速發展，提高了當地居民的收入水平。