機制砂砼配合比的應用及質量控制措施

◎滕康保

引言

當前在我國一些地區所蘊含的天然砂資源已經逐漸地接近于枯竭狀態，現存的天然砂在質量方面遠遠達不到一些建筑工程的質量標準要求，具有較差的級配且具有較高的含泥量。機制砂主要是利用了機械設施將其進行破碎加工而形成，其具有十分粗糙的表面、較好的棱角性且包含有大量的石粉，坍落度較小，且具有良好的保水和粘聚性，在具有不同強度等級的混凝土當中有著廣泛的應用。因此當前主要采用了機制砂來替代河砂、海砂等應用。而在橋梁工程中如何科學的使用機制砂，以及科學的完成混凝土澆筑成為了當前施工的重點內容，在該領域中越來越多的學者也開始對此展開了相關的研究。D.S.PrakashRao 等研究人員通過相關的試驗將機制砂與河砂混凝土強度進行了對比，發現當配比相同的情況下，機制砂混凝土能夠發揮出更強的作用。AKSahu 等研究人員也對機制砂取代河砂進行了分析，并對替換后性能進行了相關研究，發現如果加入一定的外加劑，其強度就會小于配置單種砂的混凝土，此時就最好加入相應的外加劑來對其性能進行改善。李星等研究人員對其影響因素展開了研究，發現具有較高強度配置的混凝土要科學的控制石粉的含量。楊德斌等研究人員通過大量的研究發現，當水膠比的條件一定情況下，機制砂相比于普通的混凝土來說展現出更好的回彈模量。沈衛國通過對配比進行調整發現，當其達到了28d 強度，就可以認為達到了構配件強度的標準要求。宋偉明等研究人員將兩種額外加入的藥劑摻入到超過一定強度等級的混凝土中，對其所發揮出來的性能進行了驗證，并提出了相應的制備措施。阮裕和等研究人員對其性能展開了系統性的研究，并成功將其應用在實際的大型預制箱梁工程中。因此，鑒于當前比較有代表性的研究，這篇文章通過列舉相關工程實例，對其展開了系統的研究，并提出對施工質量相關的控制要點。

一、工程概況

本項目線路起峨山鎮，接蕪湖公路和南沿江公路，經南陵縣、涇縣等地區，最終到達譚家橋。沿途一共有77 座橋梁；擁有18 座隧道，整個線路共有9 處互通立交。蕪黃高速是比較典型的山區地形，堅石資源十分豐富，河砂在該地區屬于稀缺資源，由于天然河砂離該工程的距離較遠，這對材料運輸造成了一定程度的影響，使得工程用砂量得不到滿足，很難及時供應，這就使得河砂價格大幅度的提升，且也達不到蕪黃高速對于材料質量的要求，這在一定程度上增加了建設高速公路的成本，這對于工程建設的持續發展是十分不利的。為此，項目辦率先提出了采用機制砂替代河砂的方案，由項目辦牽頭，安排試驗室對機制砂展開了一系列的試驗，通過試驗已經初步證明該方案的可行性，再通過相關專家對其進行了一系列實驗論證，最終得出該方案能夠有效的運用在混凝土技術中，且達到了蕪黃高速的實際施工標準要求，可以將此方案進行大范圍的推廣。

二、機制砂混凝土配制原則

1.在對機制砂混凝土進行設計的過程中，先要達到混凝土的工作性能，要保證其自身所具有的強度、耐久性能夠符合相關的標準要求，并以此為基礎將成本進行進一步降低。

2.對膠凝材料的使用量進行控制，使水膠比得到進一步的降低，使用質量較好的硅酸鹽水泥，并將適量的硅灰加入到其中。

3.對混合材料的質量進行相應的控制，選用具有較低含泥量、針片狀混合材料，并對砂率進行科學的調整。

4.采用相應的外加劑，確保混凝土的流動性、粘聚性等性質能夠充分的發揮出來。

5.在確保混凝土強度的前提下，要對使用膠凝材料的量進行有效的降低。

三、機制砂混凝土配合比研究

1.原材料。

本文采用的硅灰、機制砂與水泥的技術指標如表1～3所示。

表1 硅灰技術指標表

表2 機制砂技術指標表

2.機制砂對混凝土工作性能的影響。

相比于河砂，機制砂顆粒能夠發揮出更好的作用，其自身所具有的大模數、大粒徑等特點都能夠被很好的用在實際工程建設當中，兩者對于影響混凝土性能方面來說存在一定的差異。因此根據大量的經驗提出了具體的配比，如表3 所示，并科學的評價混凝土的特性。

表3 機制砂級配表

表格所配置的混凝土能夠達到良好的流動性、粘聚性、保水性。機制砂石粉也會對混凝土的性能產生一定程度的影響，摻入石粉能夠降低水泥用量，并降低機制砂與石料之間作用。由于石粉細度與水泥近乎相同，選用適量的石粉能夠將其包裹性作用充分的發揮出來，但是要注意的是過高的量則會對混凝土的強度造成一定的影響。石粉含量的影響情況如表4所示。

表4 機制砂不同石粉含量的影響指標表

由表5 可知，當機制砂當中所包含的石粉量超過6%時，會在一定程度上阻礙混凝土的流動性，根據相關工程經驗，很難將其含量嚴格的控制在5%范圍內，試驗結果顯示，石粉的含量最適宜控制在6%～8%。

3.C55 配合比研究。

初步擬定C55 配合比，如表5 所示。性能測試結果如表6所示。

表5 C55 混凝土質量配合比表（kg/m3）

表6 C55 混凝土性能測試結果表

C55-1 和C55-2 都能夠發揮出較低的抗壓強度，且沒有達到28d 強度要求。而C55-4 和C55-5 又具有較高的28d 強度，會導致混凝土出現一定程度上的開裂，因此，不能夠使用較高的膠凝材料，C55-3 配合比是最佳的。

四、機制砂混凝土施工質量控制要點

1.拌制。

通常情況下要使用攪拌機來進行混凝土的拌和，必須要達到以下幾方面要求：

（1）適當延長拌和時間，且保證超過2min，裝入材料的量不能夠超過80%的攪拌量。

（2）當所使用的外加劑的狀態是液體時要降低用水量，當所加入的外加劑的狀態是固體時要適當的延長拌和時間。

（3）在對混凝土進行首盤拌和的過程中，要注意適當的增加水泥與砂的數量，確保水膠比不變。

（4）冬季進行拌和時要采用具有較高強度的水泥，并進行摻入適量的防凍劑。夏季的時候就需要采用具有較低水化熱、較慢水化速度的水泥；當周圍的條件滿足要求的時候，最適宜在石料倉庫設置一些霧化器來達到降溫的效果，制備相應的冷卻水。

此外，在進行設計配合比的過程中，還需要對砂率進行合理的設置，這樣能夠在一定程度上使混凝土的流動性達到相關的標準要求，并能夠將粘聚性始終保持良好，而且還能夠使其具備一定的保水性和可泵性。其強度還會在一定程度上受到砂率的影響。由于在實際加工過程中，很多情況都會出現顆粒的含量超過5mm 的問題，這會對其強度產生一定的影響。所以在設計混凝土配合比過程中，需要將含砂率進行相應的提高，要將該指標控制在45%-55%范圍以內。而在設計時，如果砂率出現了偏低的情況就很容易導致其自身出現粗糙、很難進行拌合的情況，且很難開展混凝土的整體澆筑及振搗，也會降低坍落度；而且也不利于其下一步的運輸，很容易發生泌水、離析等相關問題，這就在一定程度上影響了正常泵送混凝土的施工環節。由于混凝土表面很容易形成一些麻面、蜂窩等情況。如果混凝土的砂率較高，導致拌合物出現較大程度的坍落度，在此基礎上水泥用量再繼續增多，就會致使混凝土的收縮逐漸地增大，這樣就會使混凝土出現不均勻強度問題，容易在拌合物的表面出現一些裂縫。所以，在設計過程中，需要充分的將其整體所具有的強度與實際施工中所使用到的工藝進行有機結合，科學的選擇合理的砂率。

2.運輸。

（1）利用攪拌車來運輸機制砂混凝土，在此過程中要采取相應的措施保證漿液不能夠出現遺漏。

（2）在此過程中攪拌車要將攪拌筒進行適當的轉動，在正式進行澆筑前要確保其能夠達到快速轉動狀態，并實時測量其均質性與坍落度，達到標準后才能夠進行澆筑。

（3）要科學的控制運輸時間，當氣溫在25℃以下時要進行適當延長。

（4）在施工現場應為相關的車輛提供相應的出入通道，確保安全。

3.澆筑。

澆筑機制砂混凝土需要控制以下幾點：

（1）澆筑前應根據人員等內容制定科學的澆筑方案。應采用分層澆筑的方式。

（2）澆筑前應對其拌和溫度、坍落度等進行相應的檢查，達到標準要求后才能夠進行澆筑。

（3）應從卸料后保持澆筑環節的連續性，防止坍落度造成損失。

（4）在受到大風天氣影響的情況下要采取相應的措施，這樣能夠有效的防止水分發生流失的風險，設置相應的循環冷卻水，并采取必要的溫控措施，確保入模時的溫度控制在28℃以下。

（5）要對澆筑傾落距離、高度等指標進行科學的控制，防止其出現離析情況。整個澆筑過程要保持連續作業，如果停泵時間超過15min，應保持混凝土達到流動狀態；若停泵超過45min就需要將管內混凝土進行清除后重新澆筑。

4.養護。

（1）完成混凝土澆筑后應將對其進行覆蓋并對其進行相應的養護，確保其最高溫度控制75℃以內，同時對內外溫差進行相應的控制。

（2）機制砂相比于普通混凝土來說需要更多的養護時間。薄壁高墩、剛構腹板等也需要適當的延長養護時間。

（3）對于重要部位的養護要進行溫度監控，對構筑物內部溫度、相對濕度等進行記錄。

五、結語

綜上所述，這篇文章對配置原則進行了科學的分析，以此作為依據，并對其工作性能的影響進行了分析。當機制砂石粉含量超過6%時，會在一定程度上影響到混凝土流動性，根據試驗結果將含量控制在6%～8%范圍內。設定了5 組配合比來驗證性能，且達不到相關的標準要求，而C55-4 和C55-5 具有較高的28d 強度。綜合考慮推薦C55-3 的配合比。最后提出了混凝土拌制、運輸等施工過程的質量控制要點。