機(jī)制砂在水泥混凝土中的應(yīng)用

唐仲達(dá)

摘 要：本文首先介紹了機(jī)制砂特點(diǎn)，分析了機(jī)制砂對(duì)水泥混凝土影響因素及機(jī)制砂水泥混凝土常見問題，對(duì)機(jī)制砂在水泥混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討。最為常見的侵蝕性介質(zhì)是海水、酸類以及硫酸鹽。水泥混凝土一旦遭到化學(xué)侵蝕就會(huì)嚴(yán)重影響到耐久性，為了解決這個(gè)問題，工程人員往往是通過提升混凝土的抗?jié)B性從而來最終減少介質(zhì)對(duì)混凝土造成的腐蝕。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂 水泥混凝土 問題 應(yīng)用結(jié)果

中圖分類號(hào)：TU58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0060-02

1 機(jī)制砂特點(diǎn)

（1）機(jī)制砂能夠穩(wěn)定地按國家標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量的技術(shù)要求來控制石粉含量和級(jí)配要求等技術(shù)指標(biāo)，以此滿足工程需求。（2）機(jī)制砂顆粒多為有棱角的立方體，表面粗糙且比表面積大，顆粒間的咬合力增加，所以配置的混凝土強(qiáng)度更高。采用同樣的材料，機(jī)制砂配置的混凝土要比同標(biāo)號(hào)河砂配置的混凝土強(qiáng)度能高出2～3MPa；就外觀質(zhì)量而言，機(jī)制砂配置的混凝土稍差。（3）機(jī)制砂可以和碎石一起生產(chǎn)，有利于礦產(chǎn)資源的綜合利用。就地取材，生產(chǎn)方便，減少污染，降低成本。（4）機(jī)制砂的表觀密度為2700kg/m3，略大于河砂，顆粒級(jí)配在0.15～4.75mm之間，有0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm幾個(gè)規(guī)格組成，壓碎值在7%左右，石粉含量控制在10%左右。（5）機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)一般在2.6～3.2之間，屬于中粗砂的范圍，所以配置混凝土?xí)r，砂率達(dá)到0.4～0.5之間。

2 機(jī)制砂對(duì)水泥混凝土影響因素

2.1 化學(xué)侵蝕

水泥混凝土所處環(huán)境非常復(fù)雜，在實(shí)際施工過程中某些介質(zhì)會(huì)通過孔隙浸入到混凝土中，從而與水泥水化產(chǎn)物以及孔隙液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終會(huì)使得水泥混凝土遭受病害。通常情況下能夠引起化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)大多是以水為媒介的。最為常見的侵蝕性介質(zhì)是海水、酸類以及硫酸鹽。水泥混凝土一旦遭到化學(xué)侵蝕就會(huì)嚴(yán)重影響到耐久性，為了解決這個(gè)問題，工程人員往往是通過提升混凝土的抗?jié)B性從而來最終減少介質(zhì)對(duì)混凝土造成的腐蝕。

2.2 堿集料反應(yīng)

在水泥混凝土中的堿集料反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生膨脹物質(zhì)從而引起混凝土產(chǎn)生內(nèi)部自膨脹應(yīng)力，最終會(huì)使得混凝土產(chǎn)生裂縫。由堿集料反應(yīng)帶來的破壞是很難預(yù)防的，發(fā)生之后也很難阻止。這是影響水泥混凝土耐久性的重要因素。需要注意的是，堿集料反應(yīng)的產(chǎn)生必須要具有三個(gè)條件：一是在配制混凝土過程中環(huán)境適合堿的滲入；二是要具有一定數(shù)量的堿活性礦物集料；三是要能夠提供反應(yīng)物吸水膨脹所需水分。只有在滿足這三個(gè)條件下才能實(shí)現(xiàn)膨脹。堿集料含量多的時(shí)候發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也就會(huì)越明顯。

2.3 裂縫

裂縫是對(duì)水泥混凝土耐久性造成嚴(yán)重影響的最為典型的因素。在水泥混凝土中裂縫是由多種不同原因造成的，構(gòu)造處理不當(dāng)、水泥混凝土干縮、堿集料反應(yīng)、鋼筋銹蝕、荷載作用等因素是影響混凝土裂縫的重要因素。對(duì)于這些因素我們必須引起高度重視。混凝土一旦產(chǎn)生裂縫就會(huì)加速鋼筋的銹蝕，從而最終會(huì)影響到水泥混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。這是我們在實(shí)際工作過程中需要高度重視的一點(diǎn)。

2.4 抗?jié)B性

通常情況下在水泥混凝土結(jié)構(gòu)中隨著集料參量的增加，接口區(qū)對(duì)混凝土滲透性的影響也會(huì)較大。集料的形狀、級(jí)配以及最大粒徑都會(huì)對(duì)水泥漿體界面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。當(dāng)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中集料不好的時(shí)候，界面上就會(huì)存在較多孔隙以及自由水。水分蒸發(fā)之后就會(huì)產(chǎn)生較多孔隙，隨著孔隙的增多，水泥混凝土抗?jié)B性也就會(huì)變得越來越差。針對(duì)機(jī)制砂對(duì)水泥混凝土抗?jié)B性影響的分析，我們將通過專門試驗(yàn)的方式來進(jìn)行深入分析。工程人員通過應(yīng)用不同巖性的粗集料來深入分析它們對(duì)水泥混凝土抗?jié)B性能造成的影響。通過專門試驗(yàn)工作人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水灰比逐漸減小的時(shí)候，水泥混凝土滲水高度也將會(huì)隨之減少。水灰比是0.35和0.39的時(shí)候，水泥混凝土滲水高度則是明顯要大的。對(duì)不同巖性水泥混凝土進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在相同水灰比下石灰?guī)r混凝土滲水高度是最大的，因而石灰?guī)r混凝土抗?jié)B性能也是最差的。在水灰比不斷增大的背景下水泥混凝土滲水高度差值也將會(huì)變得越來越小。經(jīng)過分析我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水灰比很小的時(shí)候粗集料對(duì)水泥混凝土抗?jié)B性沒有影響，而當(dāng)水灰比大于0.35的時(shí)候粗集料巖性就會(huì)對(duì)水泥混凝土抗?jié)B性造成一定影響；粗集料越密實(shí)，抗?jié)B能力也就越好。

3 機(jī)制砂水泥混凝土常見問題的分析

3.1 混凝土干縮裂紋

C50混凝土采用原為華新P.O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥需水量較大，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量比一般普通硅酸鹽水泥要大5～7mL。一般認(rèn)為，水泥需水量大，可以反映出水泥細(xì)度較大，廠家設(shè)備先進(jìn)，但是由于預(yù)制梁混凝土拌合用水量很低，在水分不能得到有效補(bǔ)充的情況下，極易形成裂紋。后本項(xiàng)目選用“海螺”P.O425水泥，并將機(jī)制砂石粉含量控制在7%以內(nèi)，該問題得到解決。

3.2 混凝土氣泡

預(yù)制梁為T形梁，由于其斷面尺寸較小，但梁體高度相對(duì)較大，混凝土在施工過程中，會(huì)產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)重影響預(yù)制梁外觀。形成原因主要有：機(jī)制砂水泥混凝土流動(dòng)性差，如果振搗不良，不易填充碎石產(chǎn)生的空隙，形成氣泡，且氣泡不易排除；外加劑在調(diào)整時(shí)需要保證混凝土的流動(dòng)性，會(huì)添加引氣成分，從而在混凝土中產(chǎn)生氣泡，如果不有效排除，會(huì)匯聚成較大氣泡，影響外觀質(zhì)量。為此采取以下措施：嚴(yán)格控制機(jī)制砂質(zhì)量，調(diào)整機(jī)制砂級(jí)配，控制石粉含量；采用高振頻、低振幅的附著式振搗器，配合插入式振搗棒；混凝土分層澆筑，最大層厚不超過40cm，效果較好。

4 機(jī)制砂應(yīng)用在混凝土中的試驗(yàn)結(jié)果

4.1 混凝土強(qiáng)度

強(qiáng)度是混凝土作為結(jié)構(gòu)材料的一個(gè)重要依據(jù)。因而機(jī)制砂對(duì)水泥混凝土的強(qiáng)度影響也是混凝土工作者最關(guān)心的一個(gè)問題。據(jù)資料顯示，在同等條件下，用機(jī)制砂配制的混凝土比天然河砂配制出的混凝土強(qiáng)度略高。由石灰石破碎而成的機(jī)制砂，其成分是碳酸鈣，處于高濃度氫氧化鈣中，其表面會(huì)發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)，天然河砂成分中二氧化硅含量高，不能發(fā)生類似反應(yīng)；且機(jī)制砂質(zhì)地堅(jiān)硬，有新鮮界面，表面能高；機(jī)制砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的黏結(jié)。

4.2 混凝土彈性模量

機(jī)制砂粗糙多棱角的顆粒在砂漿中起著骨架作用，限制了水泥石的變形及骨料顆粒之間的滑動(dòng)；機(jī)制砂與水泥石間有良好的黏結(jié)界面，使得界面孔隙少，減少了應(yīng)力集中；機(jī)制砂密度大，空隙率小，有利于提高混凝土抗壓彈模的受壓徐變強(qiáng)度。研究結(jié)果均表明，在保持相同水灰比和水泥用量的條件下，機(jī)制砂混凝土的彈性模量高于普通混凝土。

5 結(jié)語

綜合上述研究結(jié)果，可以看出機(jī)制砂水泥混凝土在工作性、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性、耐久性等方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，尤其是在低標(biāo)號(hào)混凝土中，石粉具有一定的微集料填充效果，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，使得其強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性都較天然河砂混凝土好。機(jī)制砂水泥混凝土的成功應(yīng)用，為機(jī)制砂在混凝土中的推廣應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

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