機制砂在高性能自密實混凝土中應用的技術研究

江祥雨

摘 ? ?要：近年來，由于我國生態文明建設進程的不斷推進，各個地區對于天然砂石的資源限采以及環境保護力度也越來越大。并且，各個地區在發展階段，當地政府也相繼出臺了禁采河砂政策，進一步地對砂石市場的供應來源進行了切斷。所以，為了可以有效地促進工程建設的穩定進行，那么就一定要強化對機制砂的應用和選擇。

關鍵詞：機制砂;混凝土;自密實

1 ?引言

隨著天然砂資源的日趨枯竭，國家限采政策陸續出臺，許多地區天然砂供應短缺，使用機制砂代替天然砂成為今后發展的趨勢。道路橋梁工程中高性能混凝土對混凝土的工作性能、力學性能、耐久性能都有嚴格的要求，機制砂能否作為細骨料在公路工程高性能混凝土中使用仍處于研究和探索階段。為了研究機制砂在公路工程中應用的可行性，為機制砂混凝土的使用做好技術儲備，本文以機制砂自密實高性能混凝土為載體展開試驗研究。

2 ?機制砂混凝土目前應用現狀

日本在20世紀80年達關于砂石產量調查表明，機制砂石：天然砂石大致為1：0.9，到90年代該比例增長到1：0.5。日本的黑川部第四壩就是采用了機制砂與天然砂配置的混凝土來作為細骨料。2007年開工建設的南水北調東線穿黃河工程也采用了機制砂混凝土。國家重點規劃的汕（頭）昆（明）公路廣東境內重要的一段汕揭高速公路橋梁也推廣應用了機制砂混凝土。中鐵大橋集團承建的我國第一座跨海大橋東海大橋，在細骨料中摻入了30%～40%的機制砂取代天然砂生產高性能混凝土，其強度和彈模都略有增長。

3 ?機制砂混凝土特性

3.1 ?機制砂混凝土的工作性能比較

以某自密實混凝土配合比為基準，僅更換細骨料的條件下，通過調整單方混凝土用水量和外加劑摻量來調整混凝土狀態，試驗結果如表1。

因此，相對于河砂混凝土，單方混凝土用水量增加了5kg，外加劑摻量增加了0.2%～0.25%時，混凝土工作性能能夠滿足工程要求。

3.2 ?石粉含量對機制砂混凝土性能的影響

石粉含量是指機制砂中粒徑小于75μm的顆粒含量。MB值根據GB/T 14685的定義為：用于判定機制砂中粒徑小于75um顆粒的吸附能力的指標。分別采用不同石粉含量和MB值的機制砂進行混凝土拌合，對比其性能如表2。

從這三批機制砂中MB值和石粉含量對比可以看出，造成不同機制砂混凝土拌合物性能差異的主要原因為，機制砂的MB值不同。機制砂MB值主要原因是其含有的石粉對外加劑和水的吸附能力較大，從而影響了混凝土用水量，因此石粉含量和MB值是影響機制砂混凝土用水量和外加劑摻量的主要因素。

4 ?機制砂自密實混凝土配置

4.1 ?原材料

配置采用原材料如表3。

4.2 ? 配合比設計

設計強度：C35自密實混凝土。

4.2.1 ? 配合比的計算

（1）粗骨料體積選定及質量計算。根據JGJ 283—2012《自密實混凝土應用技術規程》，SF1級的粗骨料體積為0.33～0.35，選擇0.34作為骨料體積。

粗骨料密度為2600kg/m3，粗骨料計算用量為884kg/m3。

（2）砂質量。砂漿體積為1-0.34=0.66m3。根據JGJ 283，選擇砂體積分數為0.45，則砂體積為0.297m3。砂子密度為2650kg/m3，則砂計算質量為787kg/m3。

（3）膠凝材料漿體體積。根據JGJ283公式計算，膠凝材料漿體體積為0.363m3。

（4）膠凝材料表觀密度。粉煤灰摻量為25%，根據JGJ283公式計算，膠凝材料的表觀密度為2850kg/m3。

（5）水膠比。根據JGJ283公式計算，水膠比為0.42。

（6）膠凝材料用量。根據JGJ283公式計算，膠凝材料用量為457kg/m3，水泥用量為342kg/m3，粉煤灰用量為115kg/m3。

（7）用水量。根據JGJ283公式計算，用水量為193kg/m3。

（8）理論配合比。計算出的理論配合比為：

mw：mc： mf ： ms ： mg： mA=193：342：115：787：884：5.48

4.2.2 ? 試拌

（1）試拌自密實混凝土應先檢測混凝土拌合物的自密實性（填充性、間隙通過性、抗離析性）是否符合設計和施工要求。

填充性——擴展度、T500

間隙通過性——J環

抗離析性——靜態離析柱

使用計算出的配合比進行試拌，發現混凝土的擴展度過大，降低單位用水量后，保持水膠比不變，混凝土比較粘，流速不佳。通過降低單位膠凝材料用量及增加單位骨料用量，來改善混凝土的和易性。

4.2.3 ? 混凝土強度推衍試驗

根據試拌的配合比的結果，增大或減少一定量的膠凝材料（25kg），外加劑用量根據試拌結果調整摻量至合適的擴展度，進行試驗，確定基準配合比在增加或減少膠凝材料時，是否仍能滿足要求。

4.2.4 ?調整和確定

基準混凝土配合比的實測密度為2300kg/m3，計算密度為2320kg/m3。經計算，混凝土校正系數為0.991，大于0.98，混凝土各材料用量不需要進行調整。由于自密實混凝土受膠凝材料、用水量、外加劑用量等因素影響較敏感，基準配合比膠凝材料減少時，J環通過性稍差，但強度等仍滿足要求，因此以基準配合比滿足設計要求，作為實驗室配合比。故，C35自密實混凝土實驗室配合比如下：

mw：mc：mf ：ms ：mg ：mA=180：337：112：795：896：5.39

4.3 ? 耐久性能

通過對混凝土耐久性能進行檢測，結果如表6。

5 ?機制砂混凝土施工技術

5.1 ?原材料驗收

機制砂進場時要嚴格按照規范標準和設計文件的要求，足夠頻率地進行抽樣檢測，對剛投入生產或生產線不穩定的機制砂應加大檢測頻率，重點控制顆粒級配、壓碎指標、細度模數以及石粉含量、MB值等對混凝土性能影響較大的指標。

5.2 ?混凝土拌和

（1）嚴格控制稱量誤差，計量設備要定期經有相關資質的單位進行標定，過程中還要對量系統進行不定期核查。（2）混凝土拌和宜采用雙臥軸強制式攪拌機，對于普通混凝土要求攪拌時間不低于120s，對于C50及以上強度等級混凝土要求攪拌時間不低于180s。（3）拌合過程中要根據現場施工條件，控制好出機坍落度，根據季節變化和原材料變化調整外加劑成分。

5.3 ?拌和物輸送

運輸過程中要保證罐體轉動，罐車抵達施工地放料前要高速旋轉罐體2min，避免出現離析現象，實現充分攪勻拌和物的目的。嚴禁私自加水拌合。

5.4 ?強化養護

對于混凝土養護來說，其是混凝土澆筑施工階段一個非常重要的組成部分，科學且有效地進行養護工作，能夠為混凝土的固化營造一個相對良好的環境，最大程度的規避了裂縫的出現。一般，與河砂混凝土相比，機制砂混凝土的水分含量非常多，空氣中散失相對較快。所以，為了能夠有效地避免混凝土由于早期水分散失而出現開裂現象，還應該加大對養護工作的重視。在具體的養護階段，當混凝土澆筑振搗完成之后，應該在表面覆蓋一層土工布或者草席，然后灑水進行養護，依照外界的溫度以及濕度等條件，有效地對灑水量以及次數進行把控，以保證混凝土能夠得到有效的固化，全面提高混凝土強度和質量。

6 ?結束語

綜合而言，隨著天然砂短缺的形勢日益嚴峻，開展機制砂在商品混凝土中的研究應用勢在必行，而如今我國道路和橋梁建設的快速發展，工程中的變截面L形、T形梁結構等復雜結構越來越多，鋼管混凝土、薄壁結構混凝土等難以振搗部位混凝土，因此應把機制砂盡早應用于高性能自密實混凝土中。同時，混凝土在對機制砂進行應用的過程中，還應該嚴格的依照相關標準和要求進行操作，堅決不能夠草率行事，有效地對相應技術進行制定，科學的對方案進行優化，以確保機制砂的應用更加合理和科學。

參考文獻：

[1] 焦楚杰，孫偉，高培正.鋼纖維超高強混凝土動態力學性能[J].工程力學，2018（8）：86～89.

[2] 戎志丹，孫偉，張云升等.高與超高性能鋼纖維混凝土的抗侵徹性能研究[J].彈道學報，2018（3）：63+67.