机制砂在工程混凝土中的应用

刘相菊

摘 要：工程中应用机制砂作为细集料拌和混凝土，对机制砂混凝土配合比进行设计、试验，有效控制砼质量。

关键词：机制砂 混凝土 配合比

对于山高坡陡，河流稀少，在附近几乎找不到符合质量要求的河砂，来满足大量混凝土施工所需要的砂石料；外购运输条件差、时间也无保证，必将加大工程成本，耽误工期；混凝土方量大，混凝土标号高，对原材的质量要求高。

机制砂的基本技术指标

1、机制砂的定义

按照GB/T14684-2001建筑用砂，机制砂的定义为：由机械破碎、筛分制成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒（但不包括软质岩、风化岩石的颗粒）。

2、机制砂的基本技术指标

在进行配合比设计之前，对当地的主要砂源进行考察，并取样进行检测，其主要技术指标如下：

3、该地区机制砂的特点

该地区的机制砂基本为中粗砂，颗粒级配呈两头大中间小分布，细度模数在2.6-3.0之间；砂的粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐；含泥量在3-5%之间，但通过亚甲兰快速试验合格，所以其主要含泥量为石粉，砂压碎指标也较好。根据以上特点，该地区的机制砂是符合国标中对机制砂的全部技术指标要求的，而且质量较为稳定。因此可以应用在桥梁工程混凝土中。

机制砂混凝土配合比设计

1、设计依据及控制指标

主要设计依据：

公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000

普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000

普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080-2002

普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002

主要控制指标：

拌合物的和易性、坍落度及强度。

2、试验材料

水泥：P.O 32.5水泥，用于C30以下混凝土；P.O52.5水泥用于C30以上混凝土。

粉煤灰：二级粉煤灰；水：自来水；砂：本地区机制砂。

粗集料：碎石

3、配合比设计

由于无成熟经验可循，所以根据本地区机制砂的特点，首先进行对比试验，在得出机制砂配合比设计经验后，进行配合比的设计和确定工作。

4、配合比试配试验结果分析

由机制砂本身的特点所决定，与天然砂相比，在配比设计、其它材料成型养护条件都相同的情况下，用机制砂配置出混凝土的特点是：坍落度减小，混凝土28d标准强度提高；如保持坍落度不变，则需水量增加；通过进一步试验发现，在不增加水泥的前提下水灰比变大后，一般情况下，混凝土实测强度并不降低。

按天然砂的规律进行混凝土配比设计，机制砂的需水量大，和易性稍差，易产生泌水，特别在水泥用量少的低强度等级混凝土中表现明显；而如果根据机制砂的特点进行混凝土配比设计，通过合理利用机制砂中的石粉、调整机制砂的砂率，是完全可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比设计规程的配比设计方法可以适用于机制砂。最适合配制混凝土的机制砂细度模数为2.6-3.0，级配为2区。机制砂在配制填加外加剂的混凝土时，对外加剂的反应比天然砂敏感。因此在采用机制砂拌和混凝土时对外加剂的质量要严格控制，尽量采用减水率较高的减水剂。同时要对外加剂和水泥的适应性进行试验，保证外加剂发挥出良好效果。

5、 配合比确定

通过以上的试验，最终确定了工程使用的配合比如下：

机制砂混凝土质量的控制

1、原材料质量的控制

对每批进厂的原材料在使用前要严格按照标准进行检验，合格后方可使用。重点控制指标如下：

水泥：标准稠度用水量、凝结时间、安定性、3d强度。

粗集料：颗粒级配、最大粒径，针片状含量，泥块含量，含泥量。

砂：颗粒级配，含泥量，石粉含量（亚甲兰快速试验）机制砂中的石粉含量也是有一定限度的，超过这一限度，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物变得干稠，也会导致强度的下降。

外加剂：与水泥的适应性，坍落度经时损失，减水率，氯离子含量。

粉煤灰：细度，烧失量，需水量比

2、过程控制

拌和时严格执行施工配合比，确保拌和时间。

混凝土搅拌站控制系统即自动计量系统要定期进行标定，每班在使用前要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过：水泥、粉煤灰、水为±1%，粗细骨料±2%，减水剂±0.5%。

做好开盘鉴定工作，每次施工前检测混凝土拌合物的坍落度和坍落度经时损失。确保混凝土到达施工现场的坍落度符合施工要求。

及时检测砂石的颗粒级配是否符合配合比要求，在砂石级配改变的时候及时对配合比进行调整。

施工过程中加强施工质量的控制，严禁随意往混凝土中加水，振捣过程严格控制，防止漏振、或过振。

施工浇注完成后，及时进行覆盖养护，防止混凝土表面失水过快造成裂缝，养护周期一定要符合要求，高温季节浇水时间宜避开中午温度最高时间。

浇注混凝土取样要按照分批混凝土的方量和各施工环节的要求共同确定。并且随机取样制作试件，检测混凝土的28天的抗压强度。

工程应用效果

从搅拌站生产情况来看，在拌合物性能方面机制砂配制混凝土的和易性接近普通混凝土，在抗压强度方面，根据一年多的统计数据表明机制砂配制的混凝土的抗压强度全部满足设计要求，另外抗渗等其他方面的性能也符合设计要求。

结论

通过该工程的使用可以看出机制砂混凝土有以下特点：

配制中低强度混凝土时， 水灰比较大、水泥用量少， 机制砂中的石粉补充了细颗粒， 增加了混凝土拌合物的稠度， 拌合物的粘聚性随着石粉含量的增加而增加， 离析现象随石粉含量增加明显改善。

石粉的存在， 增加了固体表面积对水的比例， 保水性增强， 泌水情况得到改善。

机制砂中含有适当比例的石粉可以改善混凝土和易性， 提高了混凝土密实度， 即提高混凝土的强度，改善混凝土的耐久性。

根据机制砂的特点进行混凝土配比设计，通过合理利用机制砂中的石粉、调整机制砂的砂率，是完全可以配制出各方面性能较好的混凝土。

在混凝土中应用机制砂，改善和缓解了毁田挖砂的一系列环境问题，降低了建筑砂紧张的压力，降低了成本，保护了环境。因此机制砂在混凝土中的应用是可持续发展的需要，未来机制砂将在建筑市场上发挥着越来越重要的作用。

（作者单位：天津天科工程监理咨询事务所）