機(jī)制砂在泵送混凝土中的應(yīng)用

安弢

（江蘇雙龍集團(tuán)有限公司 江蘇南京 211111）

隨著國(guó)內(nèi)天然砂資源的短缺，促使其價(jià)格持續(xù)上漲。為了在滿足工程施工用砂需求的基礎(chǔ)上，節(jié)約施工成本，促使機(jī)制砂資源得到了快速發(fā)展。相較于天然砂，天然砂的顆粒比較粗糙，相應(yīng)的泵送混凝土具有比較差的流動(dòng)性，且其中包含一定的石粉含量，會(huì)使泵送混凝土的黏性偏大，降低坍落度。為了順利地應(yīng)用泵送混凝土，有必要對(duì)機(jī)制砂中石粉含量對(duì)泵送混凝土性能的影響進(jìn)行分析。

1 機(jī)制砂中石粉含量對(duì)泵送混凝土性能的影響

1.1 試驗(yàn)原材料與方法

在本次實(shí)驗(yàn)探究中，泵送混凝土主要包括水泥（P·042.5級(jí)，南京中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）、粗骨料、粉煤灰（I級(jí)粉煤灰）、礦粉（S95級(jí)）、高效減水劑和機(jī)制砂（水洗機(jī)制砂）等。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中，分別根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)機(jī)制砂泵送混凝土的工作性能和力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)。為了探討機(jī)制砂中石粉含量給其所配置泵送混凝土的抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能和工作性能等帶來的影響，下面按照表1所示的泵送混凝土配合比，對(duì)其工作性能與力學(xué)性能的影響情況進(jìn)行分別調(diào)查，最終得到表2和圖1。

表1 機(jī)制砂泵送混凝土試驗(yàn)配合比（kg/m3）

表2 機(jī)制砂中石粉含量對(duì)泵送混凝土性能的影響

圖1 機(jī)制砂石粉含量對(duì)泵送混凝土性能的影響

1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

由表2和圖1可知，隨著機(jī)制砂中石粉含量的增加，相應(yīng)的泵送混凝土不再出現(xiàn)泌水離析問題，和易性得到顯著改善，同時(shí)坍落度也得到大程度提升。但是機(jī)制砂中石粉含量最佳控制量適宜在10%左右，一旦其含量>12%時(shí)，那么會(huì)增加泵送混凝土的水量，顯著地降低其坍落度；石粉含量的增加在一定程度上提升泵送混凝土強(qiáng)度，如果含量過高，就會(huì)降低其強(qiáng)度值，這主要是由于水泥水化早期對(duì)C-S-H和氫氧化鈣的形成起到了晶核作用，改變了其早期強(qiáng)度，以及機(jī)制砂顆粒堆積密度，從而可以提高其所構(gòu)成泵送混凝土的強(qiáng)度。但是如果機(jī)制砂中的石粉含量比較大，那么混凝土中最密實(shí)堆積結(jié)構(gòu)造成破壞，影響混凝土的膠骨比，降低了其強(qiáng)度值；伴隨著機(jī)制砂中石粉含量的持續(xù)增加，相應(yīng)的泵送混凝土的干縮性會(huì)呈現(xiàn)為先降低后增加的變化趨勢(shì)，是由于機(jī)制砂中石粉中包含許多具有填充作用的微細(xì)粒子，混凝土毛細(xì)孔曲折程度在增加的同時(shí)，細(xì)化其孔結(jié)構(gòu)，以適量使用石粉，可以在一定程度上抑制其所形成泵送混凝土的干縮性。簡(jiǎn)言之，在機(jī)制砂混凝土拌制過程中，相應(yīng)的機(jī)制砂中石粉含量適宜控制在10%左右，可以有效改善其和易性，提高其所拌制混凝土的抗壓強(qiáng)度，降低其干縮性能，從而可以拌制出符合混凝土泵送要求的機(jī)制砂混凝土。

2 機(jī)制砂泵送混凝土施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 機(jī)制砂泵送混凝土施工工藝流程

在開展機(jī)制砂泵送混凝土施工期間，工藝流程主要包括如下幾個(gè)施工環(huán)節(jié)：混凝土原材料自動(dòng)計(jì)量→輸送到自動(dòng)配料機(jī)中→混凝土攪拌施工→混凝土運(yùn)輸→機(jī)制砂混凝土輸送泵→泵送機(jī)制砂混凝土→澆筑。

2.2 機(jī)制砂泵送混凝土施工操作要點(diǎn)

在機(jī)制砂混凝土泵送期間，主要依靠泵送管道內(nèi)部所形成的的壓力差來促使混凝土在管道中流動(dòng)，且本質(zhì)上屬于“塞流”流動(dòng)形式，不同于自來水的流動(dòng)方式，為了確保機(jī)制砂混凝土在泵送流動(dòng)中不會(huì)出現(xiàn)分散現(xiàn)象，需要對(duì)泵送混凝土從制備到澆筑施工養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，確保機(jī)制砂在泵送混凝土中的應(yīng)用質(zhì)量。因此，需要在施工期間加以管控，包括如下幾個(gè)要點(diǎn)環(huán)節(jié)：

（1）嚴(yán)格把控機(jī)制砂泵送混凝土施工材料質(zhì)量。首先，需要選擇質(zhì)量穩(wěn)定的水泥材料，一般以普通硅酸鹽水泥為主，相應(yīng)的強(qiáng)度富余系數(shù)不可小于1.15，水泥初凝時(shí)間不可小于45min，終凝時(shí)間不可超過600min；水泥剛生產(chǎn)出來，需要擱置存放1～2d，且水泥等級(jí)不可低于42.5級(jí)。其次，機(jī)制砂的抗壓強(qiáng)度比與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值大1.15倍，且比重約為2.7倍的母巖進(jìn)行破碎加工處理，壓碎指標(biāo)不可高于10%，最大尺寸不可超過0.08mm；細(xì)度模數(shù)適宜控制在2.3～3.0；顆粒含量適宜控制在1～2%；空隙率適宜控制在40%，含泥量不可超過2%，石粉含量適宜控制在10%左右（結(jié)合上述試驗(yàn)探討結(jié)果）；機(jī)制砂的堅(jiān)固性需要通過硫酸鈉溶液浸泡試驗(yàn)，其他指標(biāo)需要滿足《建筑用砂》等相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)。最后，粗骨料要選擇抗壓強(qiáng)度不低于75MPa且高于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的母巖，盡量以級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的碳酸巖碎石為主，相應(yīng)的含泥量同樣不可高于0.5%，粒徑適宜控制在10～31.5mm；相應(yīng)的堅(jiān)固性需要通過硫酸鈉溶液浸泡試驗(yàn)，其他指標(biāo)需要滿足《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)。

（2）科學(xué)確定機(jī)制砂泵送混凝土施工配合比。根據(jù)混凝土施工配合比的相關(guān)規(guī)定和要求，為了確保泵送混凝土具有良好的和易性等工作性能和力學(xué)性能，需要對(duì)其坍落度嚴(yán)格控制，一般不可少于160mm。在設(shè)計(jì)泵送混凝土施工配合比期間，需要按照確定水灰比、優(yōu)選砂率以及粉煤灰最佳摻量等優(yōu)化混凝土施工配合比。在選擇混凝土砂率與用水量方面，充分考慮機(jī)制砂自身特性。鑒于機(jī)制砂的顆粒粒型比較差，級(jí)配相對(duì)較低，且含量一定石粉，相較于天然砂會(huì)需要更多的用水量來確保其坍落度和天然砂混凝土保持一致?？紤]到混凝土工作性能以及機(jī)制砂砂率等與所拌制的泵送混凝土具有很強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，所以較于天然砂，機(jī)制砂的合理砂率適宜高出2～4%，且機(jī)制砂具備越小的細(xì)度模數(shù)，石灰含量越大以及級(jí)配性越好，那么混凝土拌制中的合理砂率也就越小。此外，為了更好改善機(jī)制砂泵送混凝土的性能，提高其耐久性，可以在混凝土拌合料中適當(dāng)?shù)靥砑右恍┑V粉、粉煤灰等礦物摻合料。

（3）機(jī)制砂泵送混凝土的拌制與養(yǎng)護(hù)施工。①考慮到機(jī)制砂中包含有一些石粉，在拌和泵送混凝土適當(dāng)增加攪拌的時(shí)間，一般比天然砂混凝土攪拌的時(shí)間長(zhǎng)30s左右。②基于機(jī)制砂拌制所形成的泵送混凝土，盡量保證其較大的漿量，在泵送管道管壁上面形成一層潤(rùn)滑膜，可以增加混凝土泵送輸送的順暢性，有助于避免堵管問題。③考慮到機(jī)制砂中的石粉，會(huì)增加機(jī)制砂混凝土拌制后的漿體量，容易遭早期的失水而出現(xiàn)塑性收縮問題，后期則會(huì)增大其干燥收縮性。針對(duì)這種情況，為了防范機(jī)制砂混凝土的施工質(zhì)量，就必須做好澆筑早期以及后期的養(yǎng)護(hù)施工，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般比普通混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，最短養(yǎng)護(hù)時(shí)間不可少于14d。

3 結(jié)語

綜上所述，在機(jī)制砂混凝土拌制過程中，適當(dāng)?shù)靥岣呤鄣膿饺肓浚梢园柚瞥龇匣炷帘盟鸵蟮臋C(jī)制砂混凝土。同時(shí)需要嚴(yán)把機(jī)制砂泵送混凝土施工材料質(zhì)量關(guān)，科學(xué)確定機(jī)制砂泵送混凝土施工配合比，強(qiáng)化機(jī)制砂泵送混凝土的拌制與養(yǎng)護(hù)施工，以全面確保機(jī)制砂在混凝土行業(yè)中的順利應(yīng)用。