機(jī)制砂混凝土的性能與配合比研究

楊正興

摘要：作為混凝土的主要成分之一，天然砂是一種短期內(nèi)無(wú)法再生的自然資源。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，混凝土的需求量大大增加，導(dǎo)致天然砂資源枯竭嚴(yán)重，混凝土價(jià)格上漲，已經(jīng)開始影響著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。機(jī)制砂技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用很好地改變了這種狀況，也成為了替代天然砂的重要替代品，不僅如此，機(jī)制砂還具有優(yōu)良的性能，能夠滿足現(xiàn)代建筑的各種要求，由此我們可以預(yù)見，機(jī)制砂混凝土將成為我國(guó)未來建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：天然砂;機(jī)制砂混凝土;混凝土應(yīng)用技術(shù);混凝土性能

混凝土是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛的一種建筑材料，在現(xiàn)代建筑業(yè)中發(fā)揮了重要作用，成為了建筑工程中不可或缺的一種建材，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土的種類也開始多樣化起來，針對(duì)不同建筑要求，混凝土具體的使用也有所不同。在混凝土中，其細(xì)骨料是其主要成分之一，因而，對(duì)其細(xì)骨料的研究一直都是建筑材料研究中的重要課題。在傳統(tǒng)的建筑業(yè)中使用的多是傳統(tǒng)的混凝土，這種較為傳統(tǒng)的混凝土是以天然砂為主作為細(xì)骨料制作而成的。天然砂是一種不可再生的自然資源，需要經(jīng)過長(zhǎng)期的自然分化方可獲得，如果采取過度，很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，所以，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，混凝土等建材需求量的不斷增加，對(duì)于自然砂的開采已經(jīng)過量，導(dǎo)致的直接后果就是自然砂數(shù)量逐漸稀缺、細(xì)骨料的混凝土價(jià)格不斷攀升，嚴(yán)重影響了我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施等建筑行業(yè)的發(fā)展。

一、機(jī)制砂混凝土概述

機(jī)制砂是與天然砂相對(duì)應(yīng)而存在的，因?yàn)樘烊簧伴_采過度、數(shù)量減少、資源稀缺而出現(xiàn)，也被稱為人造砂。它與天然砂的不同之處就是它的產(chǎn)出過程有著人為干預(yù)，在進(jìn)行機(jī)器研磨之前先去除了攜帶的石頭，最終得到的就是直徑尺寸均小于4.75毫米的小顆粒砂子，這種顆粒較天然砂而言更為均勻。這種經(jīng)過人工使用機(jī)械研磨加工后得到的顆粒物就是機(jī)械砂，利用這種顆粒制作而成的就是機(jī)制砂混凝土。

經(jīng)過實(shí)踐證明，機(jī)制砂混凝土在許多方面的性能都優(yōu)于天然砂，因而也被稱為高性能混凝土。簡(jiǎn)單來說，機(jī)制砂混凝土的綜合強(qiáng)度更強(qiáng)，工作性能更佳，耐久性更持久。從國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)而言，機(jī)制砂混凝土具有高強(qiáng)度、高硬度、無(wú)偏析、易注入、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。不過，我國(guó)對(duì)于機(jī)制砂混凝土的界定卻略有不同，我國(guó)普遍認(rèn)為具有耐用、可靠性高、低能耗、污染小以及高滲透性等特征的混凝土才可以稱為高性能機(jī)制砂混凝土。也就是說，要想判定其是否為高性能機(jī)制砂混凝土，首先要檢驗(yàn)其是否具有抗?jié)B透性高、體積穩(wěn)定性高、抗壓強(qiáng)度高、流動(dòng)性高、內(nèi)聚力高等特征。

因?yàn)闄C(jī)制砂與天然砂的形成條件不同，它們之間存在許多差異。天然砂因?yàn)槭窃谧匀画h(huán)境中經(jīng)過漫長(zhǎng)的自然作用形成的，它的顆粒相對(duì)較為圓潤(rùn)和光滑;而機(jī)制砂因?yàn)槭侵苯颖粰C(jī)械壓碎而成，其顆粒大多鋒利，無(wú)論是邊緣還是形狀都較天然砂更鋒利。一般來說，機(jī)制砂通常是三角形或多面體，而且往往具有更多的片狀顆粒。在不斷地實(shí)踐中，我們也發(fā)現(xiàn)了在其他條件諸如坍落度和水泥劑量等相同時(shí)，機(jī)械砂所需的注水量更多，但強(qiáng)度也更大。所以，針對(duì)機(jī)制砂混凝土而言，我們需要對(duì)其進(jìn)行更細(xì)致地研究，更加詳細(xì)地了解其性能，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行應(yīng)用，勢(shì)必事倍功半。

二、機(jī)制砂混凝土的性能特征分析

混凝土質(zhì)量的好壞往往是通過其力學(xué)性能的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)估的，也就是從其耐壓、抗拉、彎曲以及黏合強(qiáng)度等性能來進(jìn)行綜合評(píng)估。因?yàn)闄C(jī)制砂大多是由硬質(zhì)巖石經(jīng)過機(jī)器研磨而成，所以，它比天然砂更硬，機(jī)械性能諸如耐壓性、抗彎曲性及抗拉伸性等更強(qiáng);不過，也是因?yàn)樗菣C(jī)器強(qiáng)力壓碎研磨而成，其顆粒表面也顯得更加粗糙，而粗糙的界面能夠有效提升黏合力，從而提高了機(jī)制砂的黏合強(qiáng)度。鑒于機(jī)制砂擁有的這些高性能特征，機(jī)制砂混凝土也就擁有了更好的耐壓力、拉伸性以及彎曲度，也有著更強(qiáng)的黏合強(qiáng)度。

混凝土的耐久性是其重要性能之一，是影響建筑質(zhì)量及建筑物最終使用效果的重要因素之一，也是影響建筑物使用壽命的因素之一。因?yàn)榻ㄖ锸侵苯勇懵对谧匀粭l件之下的，所以勢(shì)必會(huì)受到外界環(huán)境及自然條件的影響，而這些影響歸根到底還是由其建筑材料來承受，除此之外，建筑材料還需要承受建筑本體環(huán)境的長(zhǎng)期影響。因此，其耐久性也就顯得尤為重要?；炷恋哪途枚戎傅氖瞧鋺?yīng)對(duì)各種外界及內(nèi)部環(huán)境條件的能力，具體來說就是其承載低高溫交替影響與有效抵抗酸、堿等成分的腐蝕能力，以及對(duì)光熱效應(yīng)進(jìn)行有效抵抗的能力等。從目前的應(yīng)用實(shí)踐來看，與天然砂相比，機(jī)制砂因?yàn)槠浔旧硭哂械妮^小的結(jié)構(gòu)空隙，所以其緊密度更高，壓縮程度也更高，更加耐用。使用機(jī)制砂混凝土制成的建筑物零構(gòu)件也就具有了更高的耐久性，可以有效提高建筑物的質(zhì)量和使用壽命。

三、機(jī)制砂混凝土的配合比研究

（一）機(jī)制砂混凝土的大顆粒含量分析

對(duì)機(jī)制砂混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，一定要嚴(yán)格控制其大顆粒的含量，大顆粒是指直徑尺寸超過5mm的顆粒物，其含量應(yīng)該保證在10%以內(nèi)。因?yàn)榇箢w粒的體積較大，如果含量過高，會(huì)使其形成的混凝土中大顆粒物的含量升高，從而影響到混凝土的攪拌過程，極容易引發(fā)離析及泌水等情況，因?yàn)榇箢w粒物分布的存在也會(huì)影響到混凝土強(qiáng)度的均勻性，在進(jìn)行施工輸送時(shí)也更容易發(fā)生卡管堵塞等問題。

（二）機(jī)制砂混凝土的砂率選擇

對(duì)機(jī)制砂混凝土進(jìn)行配比設(shè)計(jì)時(shí)，合理的砂率選擇可以在一定程度上保證混凝土更好的流動(dòng)性，從而使其具有較好的粘聚性、保水性及可泵性，也會(huì)影響到混凝土的整體強(qiáng)度。所以，在機(jī)制砂混凝土的配合比研究中，砂率的選擇必須嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)闄C(jī)制砂是機(jī)械加工而成，尺寸超過5mm的顆?？赡軙?huì)較多，所以在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)必須從這一基本條件出發(fā)，適當(dāng)提高含砂率，將其控制在45%～55%以內(nèi)。

（三）機(jī)制砂混凝土的石粉含量分析

機(jī)制砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，明確指出了石粉含量不應(yīng)超過10%。在不斷地實(shí)踐中我們也發(fā)現(xiàn)提高石粉含量對(duì)于混凝土本身的強(qiáng)度來講并無(wú)顯著性作用，但是，控制在合理范圍之內(nèi)的略高的石粉含量卻能夠在一定程度上提高混凝土自身的粘聚性、流動(dòng)性以及保水性，可以較好地改善混凝土自身的工作性能。但需注意石粉含量最高不應(yīng)高于12%。

（四）機(jī)制砂混凝土的用水量分析

混凝土具備良好的和易性是其基本要求。在不斷的實(shí)踐驗(yàn)證中我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于相同等級(jí)的混凝土來說，如果在保證其水泥用量、水灰比及砂率等條件基本相同的前提下，機(jī)制砂的和易性要比河砂的較差，所以，為了使機(jī)制砂混凝土在進(jìn)行拌和時(shí)具備相對(duì)較好的和易性，在加入外加劑的同時(shí)，應(yīng)保證約為8%的用水量。

結(jié)語(yǔ)

為了避免混凝土影響建筑施工的狀況發(fā)生，機(jī)制砂應(yīng)運(yùn)而生，機(jī)制砂技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用逐漸改變了當(dāng)前混凝土資源的被動(dòng)局面，極大地改變了混凝土資源緊缺的市場(chǎng)現(xiàn)狀。而且，從實(shí)際的運(yùn)用中機(jī)械砂混凝土的高性能特征也被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可，其性能甚至更優(yōu)于天然砂混凝土。我們可以預(yù)見，在不久的將來，高性能的機(jī)制砂混凝土將成為我國(guó)建筑行業(yè)中的主流混凝土材料，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展。

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