淺談機制砂在C50預制箱梁中的應用

傅家福

（泉州市交通建設工程試驗檢測有限公司，福建 泉州 362000）

0 前言

2020 年，福建省出臺《關(guān)于加快推進重大項目建設促進穩(wěn)投資的若干措施》一文中就提到，各地要加快機制砂項目的審批、出讓、建設。在此背景下，項目領(lǐng)導商議，將機制砂與河沙試配對比，最終決定在C50 預制箱梁生產(chǎn)中采用機制砂[1]。

1 機制砂與河砂的定義

長期受河水沖刷自然生成的，粒徑在4.75mm 以下的巖石顆粒，稱為河砂，砂粒表面大多光滑圓潤。機制砂，利用機械設備人工制砂，通過制砂機使石料變成砂子，故表面粗糙，欠缺圓滑。

2 河砂混凝土與機制砂混凝土

2.1 原材

2.1.1 水泥：福建省泉州美嶺水泥有限公司生產(chǎn)的P·O52.5 水泥

2.1.2 外加劑：廈門宏發(fā)有限公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑

2.1.3 碎石：5-20mm

2.1.4 天然砂

2.1.5 機制砂

2.1.6 水

2.2 混凝土配合比設計

通過計算選定初步基準配合比為（kg/m3）：

水泥：砂：碎石：水：減水劑=479:699:1094:158:6.23；

由于實測的表觀密度2450kg/m3和計算表觀密度2430kg/m3差值的絕對值不超過計算值的2%，故不需對其進行材料調(diào)整。按計算結(jié)果進行試驗。

2.3 試驗數(shù)據(jù)對比

由以上數(shù)據(jù)，可知：

⑴機制砂砼早期強度高于河砂砼，機制砂顆粒表面粗糙，與混凝土中其他成分更易發(fā)生嵌集料反應，故早期強度相較于顆粒表面光滑的和河砂高[2]。

⑵機制砂砼與河砂相同砂率時，機制砂砼工作性能不理想，需提高砂率和外加劑慘量才可以達到和河砂混凝土相同的工作性能[3]。

⑶機制砂（砂率39%）試驗結(jié)果較為理想，在C50 箱梁選用機制砂為原材。

2.4 基準配合比比較

在基準配合比的基礎(chǔ)上，另選兩個配合比進行對比試配試驗，此兩配合比的水膠比較基準配合比水膠比分別增加和減少0.03，用水量與基準配合比相同，經(jīng)檢測各項指標，均滿足設計及規(guī)范要求。標準養(yǎng)護28d 后，測試力學性能，測試結(jié)果見表1 所示。

表1 不同水膠比配合比7d 及28d 抗壓強度試驗結(jié)果

根據(jù)上述試驗結(jié)果，按照工作性能優(yōu)良、強度及耐久性滿足要求、經(jīng)濟合理的原則，確定配合比為水泥：砂：碎石：水：減水劑=479:699:1094:158:6.23。

2.5 實踐結(jié)果

2.5.1 外觀質(zhì)量

外觀質(zhì)量，如下圖所示：

2.5.2 回彈結(jié)果

依托二重環(huán)灣快速路（晉江段）新建工程一期工程A1 合同段生產(chǎn)的預制梁28d 回彈結(jié)果均符合設計及規(guī)范要求。

3 項目對于機制砂在C50 箱梁應用的具體做法

⑴嚴格控制機制砂的壓碎值指標，機制砂是混凝土中重要的骨料，機制砂的品質(zhì)將直接影響混凝土的品質(zhì)。

⑵把控機制砂細度模數(shù)在2.5-3.0 之間，機制砂是這兩年新起的工藝，由于生產(chǎn)工藝的不完善、設備選型的不合理，易出現(xiàn)“兩頭多、中間少”的狀況。斷檔型砂混凝土和易性差，容易離析。

⑶加強對石粉含量的控制，石粉含量不多時，石粉中的碳酸鹽在水泥水化過程中可以與水泥的鋁硅酸鹽形成碳鋁酸鹽,使水泥強度提高。但石粉含量大于10%時,水泥的鋁硅酸鹽成分有限,過多的石粉只能起到填充作用,反而降低混凝土的強度。趙順波等研究人員發(fā)現(xiàn)人工石粉含量過多，將會降低鋼筋和混凝土的粘結(jié)強度。

⑷對機制砂的MB 值控制。MB 值是確定細集料中是否存在膨脹性粘土礦物(泥粉)的重要指標，以評定集料的潔凈程度。夏晉等研究人員通過對機制砂梁和河砂梁長期加載試驗，得出梁的擾度隨著MB 值的增大而增大。

⑸機制砂含水率的控制，由于項目采用環(huán)保型料倉，福建夏天溫度極高，水分揮發(fā)快，砂含水率變化大，加強試驗檢測人員對料倉砂含水率的檢測，做到及時向拌合站反應砂含水率變化，做到及時調(diào)整。

⑹在施工上，機制砂棱角多、顆粒粗糙，與水泥顆粒的吸附性較弱，調(diào)配成的混凝土比河砂更易液化離析，故施工中按規(guī)范嚴格控制振搗時間為20-30s，避免出現(xiàn)過振現(xiàn)象。

⑺福建地區(qū)整體氣溫較高，水分蒸發(fā)快，對此混凝土的養(yǎng)護就顯得尤為關(guān)鍵，梁場設置了自動噴淋系統(tǒng)，加之土工布，可以保證對梁片的養(yǎng)護，避免因養(yǎng)護不到位產(chǎn)生的微型裂紋。

4 結(jié)論

通過 C50 機制砂與河砂混凝土試配，對機制砂與河砂混凝土的工作性能和力學性能進行研究，結(jié)論如下:

1) 機制砂混凝土增大外加劑摻量和砂率后，也具有良好的施工性能。

2)在標準養(yǎng)護條件下，C50 機制砂混凝與河砂混凝土相比具有更高的早期力學性能，力學性能優(yōu)勢明顯[4]。

3)依據(jù)試驗結(jié)果在二重環(huán)灣快速路（晉江段）新建工程A1 合同段進行的預制梁生產(chǎn)，具有良好的表觀質(zhì)量和回彈強度[5]。