機(jī)制砂在高性能混凝土中的應(yīng)用研究

李小建

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都在不斷地完善，在此過(guò)程中就會(huì)用到大量的建筑砂，我國(guó)每年的建筑砂用量在世界上都排在前幾位，每年的消耗量可以達(dá)到50億m3左右。天然砂作為一種不可再生資源，在我國(guó)的分布也不夠均勻，在具體的開(kāi)采過(guò)程中如果沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的管理就可能會(huì)給自然環(huán)境造成非常嚴(yán)重的破壞，想要對(duì)自然和資源和環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)有效降低施工成本提升其使用性能就應(yīng)該盡可能減少對(duì)天然砂的使用，而應(yīng)該采用機(jī)制砂作為施工的主要材料，只有這樣才能獲得更加長(zhǎng)久的發(fā)展。

Abstract： With the rapid development of China's social economy， various infrastructure constructions are constantly improving. In the process， a large amount of construction sand will be used. The annual amount of construction sand in China is ranked in the top in the world. The consumption can reach about 5 billion m3 one year. As a non-renewable resource， natural sand is not evenly distributed in China. In the specific mining process， if it is not strictly managed， it may cause very serious damage to the natural environment. To effectively protect natural resources and the environment， reduce construction costs and improve its performance， it is necessary to minimize the use of natural sand. Instead， mechanical sand should be used as the main material for construction. Only in this way can we achieve more long-term development.

關(guān)鍵詞： 機(jī)制砂；高性能；混凝土；應(yīng)用

Key words： mechanical sand；high performance；concrete；application

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0202-02

1 工程概況

我隊(duì)施工段起訖樁號(hào)：DK824+055.59～DK832+228全長(zhǎng)8172.41米。包括兩座特大橋：其中水桶木寨特大橋長(zhǎng)2351.754米；雨窩橋特大橋長(zhǎng)935.893米；兩座大橋：大沖溝大橋長(zhǎng)267.313米；馬姐大橋長(zhǎng)339.373米。橋梁共長(zhǎng)：3894.333米。

四座隧道：大坎一號(hào)隧道395米，大坎二號(hào)隧道176米，馬枧明洞89米，魚(yú)丘寨隧道922米，共1582米。

三段路基共2696.077米，其中有13座涵洞。

本地域處于喀斯特地區(qū)，地下溶洞、暗河較多，基本上沒(méi)有河砂。施工用料只能采用機(jī)制砂。

2 機(jī)制砂概述

機(jī)制砂是一種巖石顆粒，其粒徑一般情況下都不會(huì)超過(guò)4.75毫米，屬于一種中粗砂，具體的生產(chǎn)過(guò)程是從鵝卵石、礦石以及尾礦中所提煉出來(lái)的一種集料，然后經(jīng)過(guò)磨制成的砂料。在機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中，所用到的鵝卵石一般情況下都來(lái)自于河道，所以難免會(huì)攜帶大量的天然砂和泥沙，最終磨制出來(lái)的機(jī)制砂質(zhì)量也存在較大的差異，而且數(shù)量也比較少。利用尾礦對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行生產(chǎn)主要是對(duì)其中的碎石塊和生石灰進(jìn)行加工而成的，經(jīng)過(guò)篩分處理之后的機(jī)制砂質(zhì)量存在很大的差異，普遍顆粒比較大而且石粉的含量比較多，表面沒(méi)有天然砂細(xì)膩。現(xiàn)如今大多數(shù)混凝土配制過(guò)程中都會(huì)摻入一定量的機(jī)制砂，尤其是高性能混凝土更是如此，這種混凝土具有穩(wěn)定性、耐久性、強(qiáng)度以及柔韌度都比較好特點(diǎn)，而且比以往傳統(tǒng)的混凝土更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。高性能混凝土的主要成分包括石灰石、石膏粉、砂漿、粘土以及煤粉。機(jī)制砂具有以下幾種特點(diǎn)：

2.1 機(jī)制砂的形貌

將機(jī)制砂和天然砂進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，天然砂顆粒比較圓潤(rùn)，主要是因?yàn)槠鋵?shí)在自然環(huán)境下形成的，而機(jī)制砂是經(jīng)過(guò)機(jī)械磨制而成，所以顆粒更加尖銳，棱角分明，外形一般呈三角或者是多角體，還有部分機(jī)制砂有很多片狀顆粒。除此之外還發(fā)現(xiàn)，在相同塌落度和水泥用量條件下，機(jī)制砂和天然砂在配制混凝土的時(shí)候，機(jī)制砂需要更多的水，可是強(qiáng)度也具有更大的優(yōu)勢(shì)。

利用天然砂和花崗巖機(jī)制砂對(duì)混凝土進(jìn)行配制的時(shí)候，我們可以發(fā)現(xiàn)，配合比相同的條件下，想要實(shí)現(xiàn)相同的塌落度，利用棱角比較明顯的花崗巖機(jī)制砂進(jìn)行配制過(guò)程中需要使用更多的減水劑，而且各齡期的抗壓強(qiáng)度還有力學(xué)性能都比天然機(jī)制砂各個(gè)方面都有更多的優(yōu)勢(shì)。

2.2 機(jī)制砂的粒徑 機(jī)制砂通常情況下是指粒徑在4.75毫米以內(nèi)的顆粒，如果粒徑在75μm以內(nèi)而且和母巖的組成成分相同的話就被稱作石粉。機(jī)制砂通常情況下粒徑在150μm以內(nèi)和2.36mm以上的顆粒比較多，處于中間的顆粒相對(duì)比較少。在磨制過(guò)程中最好將機(jī)制砂的細(xì)度控制在2.6到3.7之間最為科學(xué)合理。如果細(xì)度模數(shù)太低的話就會(huì)造成顆粒很多和石粉含量過(guò)高，如果細(xì)度模數(shù)過(guò)高就會(huì)造成混凝土的黏聚性不是很好。

2.3 機(jī)制砂中的石粉 上面已經(jīng)提到過(guò)，機(jī)制砂是利用母巖經(jīng)過(guò)一定工序的破碎之后而成的，所以其中就會(huì)含有一定量的石粉，如果比例適當(dāng)對(duì)混凝土性能有一定的好處。除此之外，石粉還具有一定的微滾珠作用，所以其可以在骨料當(dāng)中起到一定的降低摩擦作用，大大降低了混凝土的塌落度并提升了混凝土的工作性能。在水化反應(yīng)過(guò)程中，石粉還可以起到一定的微集料填充和晶核作用，可以有效促進(jìn)水化產(chǎn)物的結(jié)晶，也可以對(duì)混凝土施工過(guò)程中產(chǎn)生的孔隙進(jìn)行填充，大大提升了混凝土的密實(shí)度，降低了有害孔隙的產(chǎn)生，有效改善了混凝土的結(jié)構(gòu)、提升了強(qiáng)度和抗?jié)B性能。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究表明，如果機(jī)制砂的MB值在1.4以下的時(shí)候，機(jī)制砂當(dāng)中的石粉含量可以允許達(dá)到10.5%，而且在相同范圍內(nèi)所配制的機(jī)制砂混凝土的彈性模量、強(qiáng)度以及抗?jié)B性都比天然砂要好很多。