機(jī)制砂砼配合比的應(yīng)用及質(zhì)量控制措施

◎滕康保

引言

當(dāng)前在我國一些地區(qū)所蘊(yùn)含的天然砂資源已經(jīng)逐漸地接近于枯竭狀態(tài)，現(xiàn)存的天然砂在質(zhì)量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到一些建筑工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較差的級(jí)配且具有較高的含泥量。機(jī)制砂主要是利用了機(jī)械設(shè)施將其進(jìn)行破碎加工而形成，其具有十分粗糙的表面、較好的棱角性且包含有大量的石粉，坍落度較小，且具有良好的保水和粘聚性，在具有不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用。因此當(dāng)前主要采用了機(jī)制砂來替代河砂、海砂等應(yīng)用。而在橋梁工程中如何科學(xué)的使用機(jī)制砂，以及科學(xué)的完成混凝土澆筑成為了當(dāng)前施工的重點(diǎn)內(nèi)容，在該領(lǐng)域中越來越多的學(xué)者也開始對(duì)此展開了相關(guān)的研究。D.S.PrakashRao 等研究人員通過相關(guān)的試驗(yàn)將機(jī)制砂與河砂混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)配比相同的情況下，機(jī)制砂混凝土能夠發(fā)揮出更強(qiáng)的作用。AKSahu 等研究人員也對(duì)機(jī)制砂取代河砂進(jìn)行了分析，并對(duì)替換后性能進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)如果加入一定的外加劑，其強(qiáng)度就會(huì)小于配置單種砂的混凝土，此時(shí)就最好加入相應(yīng)的外加劑來對(duì)其性能進(jìn)行改善。李星等研究人員對(duì)其影響因素展開了研究，發(fā)現(xiàn)具有較高強(qiáng)度配置的混凝土要科學(xué)的控制石粉的含量。楊德斌等研究人員通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水膠比的條件一定情況下，機(jī)制砂相比于普通的混凝土來說展現(xiàn)出更好的回彈模量。沈衛(wèi)國通過對(duì)配比進(jìn)行調(diào)整發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其達(dá)到了28d 強(qiáng)度，就可以認(rèn)為達(dá)到了構(gòu)配件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求。宋偉明等研究人員將兩種額外加入的藥劑摻入到超過一定強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中，對(duì)其所發(fā)揮出來的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并提出了相應(yīng)的制備措施。阮裕和等研究人員對(duì)其性能展開了系統(tǒng)性的研究，并成功將其應(yīng)用在實(shí)際的大型預(yù)制箱梁工程中。因此，鑒于當(dāng)前比較有代表性的研究，這篇文章通過列舉相關(guān)工程實(shí)例，對(duì)其展開了系統(tǒng)的研究，并提出對(duì)施工質(zhì)量相關(guān)的控制要點(diǎn)。

一、工程概況

本項(xiàng)目線路起峨山鎮(zhèn)，接蕪湖公路和南沿江公路，經(jīng)南陵縣、涇縣等地區(qū)，最終到達(dá)譚家橋。沿途一共有77 座橋梁；擁有18 座隧道，整個(gè)線路共有9 處互通立交。蕪黃高速是比較典型的山區(qū)地形，堅(jiān)石資源十分豐富，河砂在該地區(qū)屬于稀缺資源，由于天然河砂離該工程的距離較遠(yuǎn)，這對(duì)材料運(yùn)輸造成了一定程度的影響，使得工程用砂量得不到滿足，很難及時(shí)供應(yīng)，這就使得河砂價(jià)格大幅度的提升，且也達(dá)不到蕪黃高速對(duì)于材料質(zhì)量的要求，這在一定程度上增加了建設(shè)高速公路的成本，這對(duì)于工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展是十分不利的。為此，項(xiàng)目辦率先提出了采用機(jī)制砂替代河砂的方案，由項(xiàng)目辦牽頭，安排試驗(yàn)室對(duì)機(jī)制砂展開了一系列的試驗(yàn)，通過試驗(yàn)已經(jīng)初步證明該方案的可行性，再通過相關(guān)專家對(duì)其進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)論證，最終得出該方案能夠有效的運(yùn)用在混凝土技術(shù)中，且達(dá)到了蕪黃高速的實(shí)際施工標(biāo)準(zhǔn)要求，可以將此方案進(jìn)行大范圍的推廣。

二、機(jī)制砂混凝土配制原則

1.在對(duì)機(jī)制砂混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，先要達(dá)到混凝土的工作性能，要保證其自身所具有的強(qiáng)度、耐久性能夠符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并以此為基礎(chǔ)將成本進(jìn)行進(jìn)一步降低。

2.對(duì)膠凝材料的使用量進(jìn)行控制，使水膠比得到進(jìn)一步的降低，使用質(zhì)量較好的硅酸鹽水泥，并將適量的硅灰加入到其中。

3.對(duì)混合材料的質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的控制，選用具有較低含泥量、針片狀混合材料，并對(duì)砂率進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。

4.采用相應(yīng)的外加劑，確保混凝土的流動(dòng)性、粘聚性等性質(zhì)能夠充分的發(fā)揮出來。

5.在確保混凝土強(qiáng)度的前提下，要對(duì)使用膠凝材料的量進(jìn)行有效的降低。

三、機(jī)制砂混凝土配合比研究

1.原材料。

本文采用的硅灰、機(jī)制砂與水泥的技術(shù)指標(biāo)如表1～3所示。

表1 硅灰技術(shù)指標(biāo)表

表2 機(jī)制砂技術(shù)指標(biāo)表

2.機(jī)制砂對(duì)混凝土工作性能的影響。

相比于河砂，機(jī)制砂顆粒能夠發(fā)揮出更好的作用，其自身所具有的大模數(shù)、大粒徑等特點(diǎn)都能夠被很好的用在實(shí)際工程建設(shè)當(dāng)中，兩者對(duì)于影響混凝土性能方面來說存在一定的差異。因此根據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)提出了具體的配比，如表3 所示，并科學(xué)的評(píng)價(jià)混凝土的特性。

表3 機(jī)制砂級(jí)配表

表格所配置的混凝土能夠達(dá)到良好的流動(dòng)性、粘聚性、保水性。機(jī)制砂石粉也會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生一定程度的影響，摻入石粉能夠降低水泥用量，并降低機(jī)制砂與石料之間作用。由于石粉細(xì)度與水泥近乎相同，選用適量的石粉能夠?qū)⑵浒宰饔贸浞值陌l(fā)揮出來，但是要注意的是過高的量則會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度造成一定的影響。石粉含量的影響情況如表4所示。

表4 機(jī)制砂不同石粉含量的影響指標(biāo)表

由表5 可知，當(dāng)機(jī)制砂當(dāng)中所包含的石粉量超過6%時(shí)，會(huì)在一定程度上阻礙混凝土的流動(dòng)性，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，很難將其含量嚴(yán)格的控制在5%范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，石粉的含量最適宜控制在6%～8%。

3.C55 配合比研究。

初步擬定C55 配合比，如表5 所示。性能測(cè)試結(jié)果如表6所示。

表5 C55 混凝土質(zhì)量配合比表（kg/m3）

表6 C55 混凝土性能測(cè)試結(jié)果表

C55-1 和C55-2 都能夠發(fā)揮出較低的抗壓強(qiáng)度，且沒有達(dá)到28d 強(qiáng)度要求。而C55-4 和C55-5 又具有較高的28d 強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)一定程度上的開裂，因此，不能夠使用較高的膠凝材料，C55-3 配合比是最佳的。

四、機(jī)制砂混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.拌制。

通常情況下要使用攪拌機(jī)來進(jìn)行混凝土的拌和，必須要達(dá)到以下幾方面要求：

（1）適當(dāng)延長拌和時(shí)間，且保證超過2min，裝入材料的量不能夠超過80%的攪拌量。

（2）當(dāng)所使用的外加劑的狀態(tài)是液體時(shí)要降低用水量，當(dāng)所加入的外加劑的狀態(tài)是固體時(shí)要適當(dāng)?shù)难娱L拌和時(shí)間。

（3）在對(duì)混凝土進(jìn)行首盤拌和的過程中，要注意適當(dāng)?shù)脑黾铀嗯c砂的數(shù)量，確保水膠比不變。

（4）冬季進(jìn)行拌和時(shí)要采用具有較高強(qiáng)度的水泥，并進(jìn)行摻入適量的防凍劑。夏季的時(shí)候就需要采用具有較低水化熱、較慢水化速度的水泥；當(dāng)周圍的條件滿足要求的時(shí)候，最適宜在石料倉庫設(shè)置一些霧化器來達(dá)到降溫的效果，制備相應(yīng)的冷卻水。

此外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)配合比的過程中，還需要對(duì)砂率進(jìn)行合理的設(shè)置，這樣能夠在一定程度上使混凝土的流動(dòng)性達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并能夠?qū)⒄尘坌允冀K保持良好，而且還能夠使其具備一定的保水性和可泵性。其強(qiáng)度還會(huì)在一定程度上受到砂率的影響。由于在實(shí)際加工過程中，很多情況都會(huì)出現(xiàn)顆粒的含量超過5mm 的問題，這會(huì)對(duì)其強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響。所以在設(shè)計(jì)混凝土配合比過程中，需要將含砂率進(jìn)行相應(yīng)的提高，要將該指標(biāo)控制在45%-55%范圍以內(nèi)。而在設(shè)計(jì)時(shí)，如果砂率出現(xiàn)了偏低的情況就很容易導(dǎo)致其自身出現(xiàn)粗糙、很難進(jìn)行拌合的情況，且很難開展混凝土的整體澆筑及振搗，也會(huì)降低坍落度；而且也不利于其下一步的運(yùn)輸，很容易發(fā)生泌水、離析等相關(guān)問題，這就在一定程度上影響了正常泵送混凝土的施工環(huán)節(jié)。由于混凝土表面很容易形成一些麻面、蜂窩等情況。如果混凝土的砂率較高，導(dǎo)致拌合物出現(xiàn)較大程度的坍落度，在此基礎(chǔ)上水泥用量再繼續(xù)增多，就會(huì)致使混凝土的收縮逐漸地增大，這樣就會(huì)使混凝土出現(xiàn)不均勻強(qiáng)度問題，容易在拌合物的表面出現(xiàn)一些裂縫。所以，在設(shè)計(jì)過程中，需要充分的將其整體所具有的強(qiáng)度與實(shí)際施工中所使用到的工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，科學(xué)的選擇合理的砂率。

2.運(yùn)輸。

（1）利用攪拌車來運(yùn)輸機(jī)制砂混凝土，在此過程中要采取相應(yīng)的措施保證漿液不能夠出現(xiàn)遺漏。

（2）在此過程中攪拌車要將攪拌筒進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)，在正式進(jìn)行澆筑前要確保其能夠達(dá)到快速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，并實(shí)時(shí)測(cè)量其均質(zhì)性與坍落度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能夠進(jìn)行澆筑。

（3）要科學(xué)的控制運(yùn)輸時(shí)間，當(dāng)氣溫在25℃以下時(shí)要進(jìn)行適當(dāng)延長。

（4）在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)為相關(guān)的車輛提供相應(yīng)的出入通道，確保安全。

3.澆筑。

澆筑機(jī)制砂混凝土需要控制以下幾點(diǎn)：

（1）澆筑前應(yīng)根據(jù)人員等內(nèi)容制定科學(xué)的澆筑方案。應(yīng)采用分層澆筑的方式。

（2）澆筑前應(yīng)對(duì)其拌和溫度、坍落度等進(jìn)行相應(yīng)的檢查，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才能夠進(jìn)行澆筑。

（3）應(yīng)從卸料后保持澆筑環(huán)節(jié)的連續(xù)性，防止坍落度造成損失。

（4）在受到大風(fēng)天氣影響的情況下要采取相應(yīng)的措施，這樣能夠有效的防止水分發(fā)生流失的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置相應(yīng)的循環(huán)冷卻水，并采取必要的溫控措施，確保入模時(shí)的溫度控制在28℃以下。

（5）要對(duì)澆筑傾落距離、高度等指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的控制，防止其出現(xiàn)離析情況。整個(gè)澆筑過程要保持連續(xù)作業(yè)，如果停泵時(shí)間超過15min，應(yīng)保持混凝土達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)；若停泵超過45min就需要將管內(nèi)混凝土進(jìn)行清除后重新澆筑。

4.養(yǎng)護(hù)。

（1）完成混凝土澆筑后應(yīng)將對(duì)其進(jìn)行覆蓋并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，確保其最高溫度控制75℃以內(nèi)，同時(shí)對(duì)內(nèi)外溫差進(jìn)行相應(yīng)的控制。

（2）機(jī)制砂相比于普通混凝土來說需要更多的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。薄壁高墩、剛構(gòu)腹板等也需要適當(dāng)?shù)难娱L養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

（3）對(duì)于重要部位的養(yǎng)護(hù)要進(jìn)行溫度監(jiān)控，對(duì)構(gòu)筑物內(nèi)部溫度、相對(duì)濕度等進(jìn)行記錄。

五、結(jié)語

綜上所述，這篇文章對(duì)配置原則進(jìn)行了科學(xué)的分析，以此作為依據(jù)，并對(duì)其工作性能的影響進(jìn)行了分析。當(dāng)機(jī)制砂石粉含量超過6%時(shí)，會(huì)在一定程度上影響到混凝土流動(dòng)性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將含量控制在6%～8%范圍內(nèi)。設(shè)定了5 組配合比來驗(yàn)證性能，且達(dá)不到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，而C55-4 和C55-5 具有較高的28d 強(qiáng)度。綜合考慮推薦C55-3 的配合比。最后提出了混凝土拌制、運(yùn)輸?shù)仁┕み^程的質(zhì)量控制要點(diǎn)。