機制砂在預應力混凝土中的應用

（招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400060）

機制砂在預應力混凝土中的應用

劉 焰

（招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400060）

水泥混凝土因為其高度的可塑性、耐久性以及可以根據不同需要選擇合適的強度等級而在工程建設中得到了廣泛的利用。天然砂是不可再生資源，近些年隨著大規模的開采利用，已日漸走向枯竭，機制砂的應用日趨重要。文章結合機制砂在預應力混凝土中應用的實踐狀況，在對機制砂特性進行詳細解析的前提下，針對機制砂在混凝土中應用談談自己的幾點看法和建議。

機制砂；預應力混凝土；應用

不管在房屋建筑、市政工程還是在公路、橋梁、隧道、水利，水泥混凝土都是建筑材料的第一選擇，水泥混凝土的重要組成部分細集料嚴重影響著混凝土的流動性、坍落度、坍落度損失、耐久性等方面，天然砂的日益枯竭將機制砂的重要性展現在我們面前。重慶東南某高速公路項目處于烏江、郁江峽谷，地形地質條件極為復雜，橋隧比例占到了路線總長的80%以上，需要數量巨大的混凝土材料。該項目沿線天然砂嚴重缺乏，滿足質量要求的天然砂到場單價近400元/m3，于水泥價格相當，而若使用當地儲量豐富的石灰巖加工機制砂到場單價僅70～110元/m3，經濟效益非常客觀，可大規模降低工程建設成本。

近些年，工程技術人員對機制砂研究從未間斷，取得了相當大的成就，成功配制出滿足各方面使用要求的高性能混凝土，機制砂完全可以達到規范規定的質量要求，所配制的混凝土在某些指標方面甚至超過使用天然砂配制的混凝土,機制砂的運用是混凝土技術未來發展的必然選擇。

1 機制砂特性分析

機制砂是值天然巖石、礫石經機械破碎、篩分、除塵等工藝加工而成的小于4.75mm的具有一定級配的巖石顆粒。機制砂同天然砂相比，具有一定的棱角性、表面粗糙、含有較多石粉，細度模數較大，多為中、粗砂。這些特性讓其在混凝土配制時需要較大的砂率、需水量大，同樣水泥用量時強度偏低。同時，由于加工工藝和母巖的變化造成機制砂質量波動較大。同時，在石粉含量在一定范圍內時，石粉中的碳酸鹽在水泥水化過程中與水泥的鋁硅酸鹽形成碳鋁酸鹽,使水泥強度得以提高。石粉含量大于10%時,隨取代量的增加水泥強度呈直線下降,原因是水泥的鋁成分有限,過多的石粉只能起惰性料的填充作用,反而降低水泥的活性。所以，機制砂的使用，控制石粉含量是最重要的環節。

目前，由于機制砂生產規模較小，設備投入參差不齊，相當一部分機制砂由于工藝問題會有很多的片狀顆粒，這將加大混凝土需水量，降低混凝土流動性。為此，加入整型機，整合機制砂進行規模化生產尤為緊迫。

機制砂還具有改善混凝土抗滲和抗凍性，生產質量和產量可人工控制等優勢。只有充分利用機制砂的優勢條件，才能確保機制砂的力學性和耐用性，使其完全符合相關方面的設計標準和要求。

2 機制砂在混凝土中的應用

2.1 機制砂石粉的作用

從本質上說，天然砂和機制砂最主要的區別在于：生產機制砂時，會產生不少的石粉。一般來說，石粉中的化學含量和礦物質含量有著十分巨大的差別。正因為如此，在預應力混凝土中，石粉所起的作用也大不相同。對于混凝土而言，機制砂中的石粉是十分有益的。調查研究表明，適當的混入石粉，有利于進一步改進和調整混凝土特細骨料的級配，有利于最大限度地提高混凝土的綜合性能。同時，混凝土中的石粉含量一旦超出了一定限度，就會引發一系列的問題，比如降低混凝土強度，增大水泥用量，坍落度損失大等。正因為如此，我們應該結合具體的混凝土強度，科學、合理地控制混凝土中的石粉含量。實踐表明，石粉含量維持在百分之八和百分之十之間為佳。

2.2 采用新工藝提高機制砂的生產質量

從某種意義上說，機制砂品質的好壞，會對混凝土質量產生十分巨大的影響力。換句話說，建筑工程的使用效能是否得以充分發揮，很大程度上取決于機制砂品質的好壞，機制砂品質的好壞，與建筑工程的施工質量息息相關。在目前的生產設備和技術水平的制約下，相當一部分機制砂的粗糙度和圓弧度還無法達到預期的標準。從目前看來，我們應該充分運用先進的科學技術，充分考慮機制砂的實踐狀況，科學、合理地制定相應的生產流程，從而大幅度提高機制砂的生產質量。另外，加快科學研究不容忽視。

2.3 配比思路稍作調整

機制砂混凝土、天然砂混凝土配比設計由于其特征的不同存在加大差異。與天然砂水灰相比，我們使用的機制砂在放大到一定比例之后，能夠大幅度提高混凝土強度。更進一步說，在絕大部分混凝土中，粉煤灰被替代成石粉具有一定的可行性和實踐性。值得肯定的是，相當一部分國內生產企業會做粉煤灰被替代成石粉相關方面的實驗，取得了一定的成效。實踐表明，企業采用的粉煤灰被替代成石粉之后，有利于大幅度降低混凝土的用水量，有利于最大限度地改善和易性，有利于大幅度提升流動性能。正因為如此，在進行設計的過程中，我們應該清楚地認識到，機制砂能夠對預應力混凝土產生十分重要的影響力。這里需要明確的是，結合建筑單位具體的實踐狀況，科學、合理地設定配比值勢在必行。

3 結語

總而言之，機制砂在預應力混凝土中的應用具有一定的現實意義。對相當一部分發達國家來說，研究機制砂的經驗和取得的成果明顯比發展中國家多。我國西南部地區自然資源十分匱乏，機制砂在預應力混凝土中的應用已經較為普及。為了最大限度地將科技含量較高的機制砂技術進行推廣，我們應該齊心協力，大幅度提升機制砂在預應力混凝土中的應用的關注度。

[1]吳梅.機制砂特性分析及其在混凝土中的有效應用[J].建筑工程技術與設計，2013.

TU521

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1003-5168(2014)06-0072-01