機(jī)制砂在建筑工程混凝土中的應(yīng)用

陳碧宗 （中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司，福建 廈門 361021）

1 機(jī)制砂主要技術(shù)指標(biāo)

1.1 顆粒級(jí)配

不同篩孔的累計(jì)篩余劃分為3個(gè)級(jí)配區(qū)這是在《建設(shè)用砂》（GB/T14684-2001）標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定的，篩孔的不同但是累計(jì)篩余的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以及要求卻是相同的，由于0.063mm篩孔的累計(jì)篩余劃分級(jí)配區(qū)為《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52-1992）標(biāo)準(zhǔn)，使用不同的篩子進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，方篩孔的篩子在《建設(shè)用砂》（GB/T14684-2001）標(biāo)準(zhǔn)分篩實(shí)驗(yàn)中使用，圓篩孔的篩子在《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52-1992）標(biāo)準(zhǔn)分篩實(shí)驗(yàn)中使用。

1.2 含泥量

當(dāng)顆粒＜75μm，在天然砂中稱為含泥量，在機(jī)制沙中則為石粉含量。石粉在混凝土中起到加固作用，而泥在混凝土中起到降固作用，75μm以下的泥和石粉顆粒是無法通過目測及傳統(tǒng)的含泥量篩洗試驗(yàn)進(jìn)行測定評(píng)估的，這就需要使用亞甲藍(lán)MB值試驗(yàn)方法檢測，并根據(jù)《建設(shè)用砂》（GB/T14684-2001）標(biāo)準(zhǔn)判定＜75μm的顆粒的性質(zhì)為純石粉或泥土[1]。

1.3 石粉含量

在機(jī)制砂的生產(chǎn)過程中就會(huì)有石粉的產(chǎn)生，在對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行級(jí)配的過程中也少不了石粉在其中的作用。在＜75μm的顆粒中雖然石粉與泥共同存在，但石粉與泥在性質(zhì)與成分上卻是截然不同的，在粒度的分布上及整個(gè)混凝土中所起到的作用也是截然不同的。機(jī)制砂中存在適量的石粉會(huì)將混凝土的細(xì)級(jí)配進(jìn)行改善，從而更好地提高混凝土的嚴(yán)密度，促使混凝土各方面性能的全面提高。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)方法

選取兩種級(jí)配的機(jī)制砂A、B均為恒坤拓峰采石廠生產(chǎn)的并具有一定的意義的作為實(shí)驗(yàn)用砂和天然河砂C對(duì)比，通過分析顆粒級(jí)配、石粉含量、亞甲藍(lán)吸附值這些機(jī)制砂中的成分并與混凝土的強(qiáng)度及工作度進(jìn)行比較從而知道受到的影響程度。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的材料均是相同的，其中包括水泥、粉煤灰、粗骨料及外加劑，再比例的配比方面也需要完全一致，這樣配置的混凝土在混凝土拌合物的初始坍落度、和易性、標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度方面才有一定的可比性。

2.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)配合比

①砂子：機(jī)制砂A、B為某采石公司生產(chǎn)。②碎石：5～20mm連續(xù)級(jí)配的機(jī)碎石來自某采石公司。③水泥：P.042.5，28d抗壓強(qiáng)度為51.2MPa。④外加劑：減水率22.0%，CON-10泵送劑。⑤粉煤灰：需水量104%，產(chǎn)自某熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。

為了利于比較，本試驗(yàn)使用相同基準(zhǔn)配合比，具體如下：水泥 300kg/m3；水 165kg/m3；砂 834kg/m3；石1060kg/m3；粉煤灰 80kg/m3；泵送劑 10.3kg/m3。

2.3 試驗(yàn)情況

2.3.1 顆粒級(jí)配對(duì)泵送混凝土性能的影響

從顆粒級(jí)配對(duì)混凝土的影響結(jié)果可知，石粉的存在及含量的多少對(duì)機(jī)制砂混凝土的和易性起到了尤為重要的作用[2]。原因主要是機(jī)制砂在外形上屬于體棱角偏多表面粗糙的多面體，這就造成相對(duì)細(xì)顆粒較少，由于石粉的含量較低，這就使混凝土在流動(dòng)性、粘聚性及保水性方面顯現(xiàn)出差距，對(duì)混凝土的工作性能產(chǎn)生一定的影響。石粉的顆粒多數(shù)處于10～75μm范圍內(nèi)，石粉量的適當(dāng)存在對(duì)機(jī)制砂級(jí)配中提高細(xì)顆粒組分有一定的幫助，從而使機(jī)制砂的級(jí)配更為合理，對(duì)混凝土的工作性起到了改善作用，達(dá)到了提高混凝土的密實(shí)性與強(qiáng)度的作用。

2.3.2 石粉含量對(duì)泵送混凝土性能的影響

通過上面的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，如果對(duì)砂A予以調(diào)整，通過對(duì)不同含量的石粉在混凝土中的工作度中的作用進(jìn)行比較，得到試驗(yàn)結(jié)果。從結(jié)果可看出，當(dāng)砂中所含有的石粉含量＜5%時(shí)，這時(shí)的混凝土的和易性較低，就會(huì)有泌水現(xiàn)象出現(xiàn)，在這種情況下粘聚性與流動(dòng)性也不是十分好。當(dāng)石粉含量在沙中達(dá)到8%～12%之間時(shí)，這時(shí)混凝土的和易性就是極好的，同樣的初始坍落度和1h后坍落度保留值也都是比較符合標(biāo)準(zhǔn)的，這樣就能達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)了。當(dāng)石粉含量在沙中≥15%時(shí)，這時(shí)的混凝土的和易性對(duì)施工的要求也是可以達(dá)標(biāo)的，但這種配比的混凝土偏向于粘稠，使在攪拌時(shí)與泵運(yùn)輸過程中的阻力大大增加。由于人工砂在建筑工程的使用中沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)使《建設(shè)用砂》（GB/T14684-2001）規(guī)范制定，這里不僅有推薦了石粉含量的指標(biāo)，還對(duì)不同地區(qū)及不同用途可通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證后，由供貨方與使用方通過共同商議對(duì)石粉含量進(jìn)行確認(rèn)。

2.3.3 含泥量（MB值）對(duì)泵送混凝土性能的影響

根據(jù)以上的得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，對(duì)A砂用量從新進(jìn)行了調(diào)整，這樣將不同的含泥量對(duì)混凝土產(chǎn)生的影響進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果見下表。

混凝土拌合物性能及抗壓強(qiáng)度

通過這些試驗(yàn)得出：在進(jìn)行混凝土的配置與泵送過程中機(jī)制砂中的顆粒級(jí)別和石粉的含量及含泥量（MB值）這些都會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生及其嚴(yán)重的影響。要想使機(jī)制砂在商品混凝土中發(fā)揮作用，控制好機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)和顆粒配級(jí)就成為主要的任務(wù)，保證機(jī)制砂中含泥量在最低水平并使石粉含量適中。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 工程概況

某工程總建筑面積30萬m2，采用鋼筋混凝土核心筒作為主樓的結(jié)構(gòu)類型，裙樓同樣使用鋼筋混凝土作為框架，2.1萬m2的面積，作為基礎(chǔ)底板，這就需要混凝土的總數(shù)量為14萬m3，有3萬m3的混凝土用作底板。這項(xiàng)工程共計(jì)28層，地下為4層，地上24層兩個(gè)主樓，底板使用的為C35S10混凝土，混凝土的最高強(qiáng)度是C55。

3.2 采取的主要技術(shù)和施工措施

①混泥土是依據(jù)結(jié)構(gòu)長城杯對(duì)質(zhì)量要求，對(duì)原所材料進(jìn)行合理的選取采購。對(duì)原材料的選取首先是性能方面一定要好，搭配方面必須合理；其次所選取的原材料質(zhì)量控制必須穩(wěn)定；再有就是必須保證在工程施工期間所使用的混凝土均是同等材料同等質(zhì)量的。

②由于該工程底板施工具有一定的特殊性，由于存在底板大體積混凝土這一特性造成在質(zhì)量控制有一定難度，這就需要將混凝土配合比合理優(yōu)化。可以與設(shè)計(jì)部門及施工等部門進(jìn)行溝通將驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)定為60d強(qiáng)度。在對(duì)混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B性能和施工性能等條件均能保證的前提下，可使水泥水化總發(fā)熱量最小的單方混凝土。粗細(xì)骨料必須選用品級(jí)良好的，粗細(xì)骨料的使用盡可能大地提高堆積密度，這樣才能使膠原材料的總量降低。尤其砂子，對(duì)于機(jī)制砂中的含泥量一定要進(jìn)行嚴(yán)格的把控，可以對(duì)石粉的含量進(jìn)行適量的放寬至10%的石粉含量，這對(duì)混凝土的和易性可以起很好的改善作用，并能提高混凝土的流動(dòng)性強(qiáng)化混凝土的粘聚性。對(duì)于粉煤灰技術(shù)使用大摻量方式，可以合理減低單位水泥的消耗，這樣做有助于水熱化的降低，從而改進(jìn)混凝土的和易性，這樣對(duì)于泵送是有幫助的。還有，粉煤灰所具有的填充效果與化學(xué)效應(yīng)在混凝土中可起到加固嚴(yán)密的作用，并能降低裂縫的發(fā)生率，使混凝土的堅(jiān)固性更為持久，可在混凝土中添加緩凝型泵送劑，掌握好添加量對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間的延長有一定的幫助，對(duì)凝固時(shí)間進(jìn)行合理的控制，14～16h為早期的凝固時(shí)長，最終的凝固時(shí)長為18～20h，這對(duì)混凝土在分層澆筑時(shí)不會(huì)出現(xiàn)冷縫起到了保證作用，并將水化熱的釋放速度進(jìn)行了延長，大大降低了放熱峰值，從而做到將混凝土危害裂縫降到最低。合理的加入適量低堿低摻量膨脹劑，這樣水泥的用量就可以適量減少，同時(shí)促使混凝土發(fā)生輕度的膨脹，從而完成補(bǔ)償收縮的目的，同樣是為了保證混凝土不出現(xiàn)裂縫。

3.3 應(yīng)用效果

施工中通過相互配合，積極面對(duì)，細(xì)心施工，使整個(gè)主樓底板的混凝土澆筑工程在48h內(nèi)全面完成，所有溫差均在規(guī)定的溫度范圍以內(nèi)，在第3d時(shí)出現(xiàn)水化溫升最高峰，62℃為中心溫度，41℃為混凝土表面溫度，22℃為大氣溫度，整個(gè)工程無施工冷縫及危險(xiǎn)裂縫；所使用的高強(qiáng)度混凝土和抗?jié)B混凝土的各項(xiàng)相應(yīng)指標(biāo)均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，并使工程所用混凝土顏色統(tǒng)一，外觀平整無明顯氣泡存在。

4 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于施工工程的建設(shè)，在混凝土結(jié)構(gòu)中作為主要原材料的砂，其質(zhì)量好壞在整個(gè)工程的質(zhì)量中起到軍定性的作用，對(duì)于混凝土中符合條件的砂選擇好以后，配以物美價(jià)廉的材料，這樣可以完全達(dá)到施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，又能降低成本，做到一舉兩得。