高強(qiáng)高性能機(jī)制砂混凝土關(guān)鍵技術(shù)分析

蘭英 胡盛平

摘要：機(jī)制砂具有較高的性能，我國(guó)對(duì)機(jī)制砂的研究有很長(zhǎng)一段時(shí)間。近些年來(lái)，隨著混凝土結(jié)構(gòu)過程的不斷發(fā)展，工程中混凝土對(duì)施工的要去越來(lái)越高，尤其是特別重視耐久性的要求。而機(jī)制砂屬于一種人工砂，可按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量的技術(shù)要求來(lái)控制石粉含量和級(jí)配要求，可有效滿足不同工程的實(shí)際需求。鑒于此，本文就圍繞高強(qiáng)高性能機(jī)制砂混凝土關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂;混凝土;關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)制砂多呈現(xiàn)有棱角的立方體，表面相對(duì)比較粗糙，可增加相互之間的咬合力，將其應(yīng)用在混凝土中，可增加混凝土的強(qiáng)度。在其他配制材料相同的條件下，使用機(jī)制砂比使用建筑砂配制的混凝土強(qiáng)度要高出2～3MPa。而且機(jī)制砂可以和碎石一起生產(chǎn)，可提升礦產(chǎn)資源的利用率，來(lái)源比較多，便于生產(chǎn)，可降低生產(chǎn)和運(yùn)輸成本。機(jī)制砂的合理運(yùn)用，可以無(wú)需考慮環(huán)境破壞問題，符合可持續(xù)發(fā)展理念的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。

1 機(jī)制砂混凝土的特點(diǎn)

1.1 機(jī)制砂的形貌特點(diǎn)

將機(jī)制砂和天然砂進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，天然砂顆粒比較圓潤(rùn)，主要是因?yàn)槠鋵?shí)在自然環(huán)境下形成的，而機(jī)制砂是經(jīng)過機(jī)械磨制而成，所以顆粒更加尖銳，棱角分明，外形一般呈三角或者是多角體，還有部分機(jī)制砂有很多片狀顆粒。除此之外還發(fā)現(xiàn)，在相同塌落度和水泥用量條件下，機(jī)制砂和天然砂在配制混凝土的時(shí)候，機(jī)制砂需要更多的水，可是強(qiáng)度也具有更大的優(yōu)勢(shì)。

1.2 機(jī)制砂的粒徑特點(diǎn)

機(jī)制砂通常情況下是指粒徑在4.75毫米以內(nèi)的顆粒，如果粒徑在75μm以內(nèi)而且和母巖的組成成分相同的話就被稱作石粉。機(jī)制砂通常情況下粒徑在150μm以內(nèi)和2.36mm以上的顆粒比較多，處于中間的顆粒相對(duì)比較少。在磨制過程中最好將機(jī)制砂的細(xì)度控制在2.6到3.7之間最為科學(xué)合理。

1.3 機(jī)制砂中的石粉特點(diǎn)

上面已經(jīng)提到過，機(jī)制砂是利用母巖經(jīng)過一定工序的破碎之后而成的，所以其中就會(huì)含有一定量的石粉，如果比例適當(dāng)對(duì)混凝土性能有一定的好處。此外，石粉還具有一定的微滾珠作用，所以其可以在骨料當(dāng)中起到一定的降低摩擦作用，大大降低了混凝土的塌落度并提升了混凝土的工作性能。

2 機(jī)制砂生產(chǎn)過程中存在的問題

機(jī)制砂的應(yīng)用在質(zhì)量和數(shù)量上替代天然砂的比例較少。雖然近些年，機(jī)制砂行業(yè)取得了迅猛的發(fā)展成績(jī)，不過機(jī)制砂在市場(chǎng)當(dāng)中所占的份額比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如其它材料。機(jī)制砂受傳統(tǒng)觀念的束縛，也影響了它的開發(fā)和應(yīng)用，因?yàn)檫@個(gè)因素也影響了機(jī)制砂的推廣使用。因此，機(jī)制砂無(wú)論是質(zhì)量層面還是在數(shù)量層面，其代替天然砂的比例不容樂觀;沒有充分認(rèn)知到石粉對(duì)機(jī)制砂的作用。機(jī)制砂的石粉含量也是影響機(jī)制砂推廣使用的一個(gè)原因，很多人沒有充分認(rèn)識(shí)到石粉對(duì)機(jī)制砂所起到的作用。機(jī)制砂生產(chǎn)工藝較低。機(jī)制砂的生產(chǎn)行業(yè)受多種因素的影響，導(dǎo)致其生產(chǎn)工藝不高，現(xiàn)如今的生產(chǎn)方式會(huì)污染環(huán)境，其不僅會(huì)有噪聲污染，且會(huì)有粉塵污染。機(jī)制砂應(yīng)用在高性能混凝土的應(yīng)用相對(duì)于普通砂來(lái)說(shuō)明顯不足，不過機(jī)制砂應(yīng)用在普通混凝土比高性能混凝土多，差別較大。機(jī)制砂由于其顆粒級(jí)配較差，尤其是大于2.5mm和小于0.08mm顆粒明顯多于天然砂，級(jí)配波動(dòng)較大，導(dǎo)致混凝土和易性變幻無(wú)常，難以控制;并且容易造成混凝土外觀質(zhì)量缺陷。單純使用機(jī)制砂配置水泥混凝土還會(huì)造成水泥量的增加，不利于成本控制。機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土強(qiáng)度及彈性模量影響很大，石粉含量越高，混凝土強(qiáng)度和彈性模量會(huì)越低。

3 高強(qiáng)高性能機(jī)制砂混凝土的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 合理延長(zhǎng)混凝土的拌和時(shí)間

機(jī)制砂表面比較粗糙，而且棱角比較多，在混凝土配制過程中，必須合理延長(zhǎng)拌和時(shí)間，才能確保漿料全部覆蓋機(jī)制砂，從而提升粘結(jié)力，保證混凝土拌和的均勻性，也是提升混凝土性能和強(qiáng)度的主要方法之一。充分拌和也可以提升混凝土的和易性和泵送性，因此，在采用機(jī)制砂配制混凝土?xí)r，需要根據(jù)機(jī)制砂的添加量，合理延長(zhǎng)拌和時(shí)間，才能從根本上確保混凝土的質(zhì)量和穩(wěn)定性，滿足基礎(chǔ)工程建設(shè)實(shí)際需求。通常情況下機(jī)制砂篩余在0.3mm以下的占比比較小，僅僅占10%左右，泵送混凝土細(xì)骨料通過0.3mm篩孔不能低于15%，天然砂的粒徑在0.3mm以下比較多，容易引起混凝土發(fā)生較大開裂，但可以利用天然砂和機(jī)制砂混合而成的人工混合砂來(lái)獲得較大的施工性能。

3.2 嚴(yán)格控制混凝土的生產(chǎn)工藝

為切實(shí)提升混凝土的使用性能，就必須嚴(yán)格控制混凝土的配制質(zhì)量，將機(jī)制砂的石粉含量控制在10%左右，細(xì)度模數(shù)控制在2.8～3.0，粒徑變化范圍控制在±0.2 mm之內(nèi)，進(jìn)而從根本上確?；炷僚渲瀑|(zhì)量。但由于其中較高的石粉含量，導(dǎo)致其堆積密度增大，空隙率減少，配制C30及以下混凝土用機(jī)制砂應(yīng)符合Ⅲ級(jí)砂的規(guī)定，石粉含量宜控制在≤10%（MB<1.4時(shí)），壓碎指標(biāo)<30%;配制C35～C45混凝土用機(jī)制砂應(yīng)符合Ⅱ級(jí)砂的規(guī)定，石粉含量宜控制≤7%（MB<1.4時(shí)），壓碎指標(biāo)<25%，機(jī)制砂中含有5%～10%的石粉，宜作為改善普通中低強(qiáng)度特別是泵送中低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土強(qiáng)度等級(jí)越低、流動(dòng)性越大，機(jī)制砂石粉含量宜控制越高。

3.3 合理控制混凝土的運(yùn)輸

在混凝土配制過程中，要想有效縮短運(yùn)輸距離，就需要把拌和站建立在施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行全面勘探，結(jié)合工程特性和施工規(guī)模，合理布置混凝土拌和站。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)要定期進(jìn)行標(biāo)定，每班在使用前要檢查一次，確保計(jì)量準(zhǔn)確，計(jì)量最大偏差不得超過：水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細(xì)骨料±2%，減水劑±0.5%;在混凝土拌制過程中，試驗(yàn)人員隨時(shí)注意檢測(cè)砂石的含水率，以便及時(shí)調(diào)整混凝土配合比。機(jī)制砂混凝土如果受到自然條件的限制，在施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法布置混凝土拌和站，也可以在施工現(xiàn)場(chǎng)之外，尋找合適地位置，建立拌和站。但需要對(duì)混凝土運(yùn)輸線路合理選擇，進(jìn)行選擇地勢(shì)比較平坦，并且運(yùn)輸距離較短的運(yùn)輸線路，避免在混凝土運(yùn)輸過程中，發(fā)生離析現(xiàn)象，確?；炷翝仓|(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)制砂混凝土具有較高的性能，因此在實(shí)際的施工過程中，要保證機(jī)制砂混凝土的性能得到充分的發(fā)揮，還應(yīng)注意進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)，使得機(jī)制砂的合格率得到加強(qiáng)，對(duì)于顆粒的級(jí)配和各種條件，進(jìn)行質(zhì)量上的控制。同時(shí)，還需保證機(jī)制砂中不能有雜物，在攪拌的同時(shí)要延長(zhǎng)時(shí)間，使混凝土的和易性得到加強(qiáng)。此外，機(jī)制砂的飽水性能較差，需要用混凝土罐車進(jìn)行有效的保護(hù)運(yùn)輸，在施工中需要加強(qiáng)注意。

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（作者單位：中建四局土木工程有限公司）