机制砂混凝土在云南曲靖高速公路建设中的应用

林蓄武

近年来，机制砂在高速公路工程中得到了广泛的应用。云南曲靖地区高速公路工程，混凝土工程量巨大，需要大量的砂作为工程材料。曲靖高速合同段，地形复杂、地势险峻，自然资源丰富，但天然砂较为缺乏。曲靖高速的建设，促进了当地的饮食服务、商贸、运输等一系列产业的发展，推动云南经济的迅速发展。本文以云南曲靖东过境高速公路项目为实例，研究机制砂混凝土在高速公路中的应用。

一、 工程概况

曲靖地区高速公路项目桥隧比高，水泥混凝土用量大，且对混凝土质量要求高。但该地区天然砂缺乏，尤其是符合高性能混凝土要求的优质天然砂更是匮乏。本项目将以曲靖地区在建高速公路为工程依托，在既有科研成果和工程实践的基础上，基于曲靖地区高速沿线地方资源和地质条件，本着“百年寿命”的设计原则，以桥梁用混凝土为载体，深入研究机制砂制备与机制砂混凝土控制关键技术，为完善曲靖地区高速公路机制砂混凝土应用技术体系、建设百年设计使用寿命的高速公路工程提供技术支撑。

针对机制砂和机制砂混凝土特点，从有利于混凝土的施工性能、抗裂性能和耐久性能的角度，研究机制砂混凝土的施工工艺及控制措施。

二、 机制砂的特性

1.：机制砂生产

机制砂一般是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石或工业废渣颗粒。曲靖东过境高速公路项目主要采用湿法制砂工艺。机制砂为石料厂生产的Ⅱ类水洗机制砂，石粉含量为6.2%，细度模数为3.1，表观密度为：2.724g/cm3，堆积密度为：1.540g/cm3。

2.机制砂的级配

机制砂的级配影响机制砂混凝土的工作性能、强度、及耐久性。从东过境项目自建的石料场随机取三组机制砂样品：ms-1、ms-2、ms-3，进行筛分计算得出三组的颗粒级配，并绘制出颗粒级配曲线如图。

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机制砂颗粒级配图

三、机制砂混凝土的特性

1.骨料。粗骨料采用自建石料场的4.75～9.5mm，9.5～19mm按照：15%∶85%：的配比，进行两级掺配。细骨料采用自建石料场机制砂Ⅱ类。

2.减水剂。采用建材公司减水剂，掺量：1.5%。

3.水泥。采用水泥公司生产的：P.O42.5：普通硅酸盐水泥。

4.矿物掺合料。采用Ⅰ级粉煤灰。

四、 机制砂钢筋混凝土的使用性能和应用技术

在机制砂生产过程中，难免会产生一定数量的石粉，而石粉含量直接影响到机制砂混凝土性能。石粉对机制砂混凝土拌合物工作性的影响，具有正、负两种效应，不同的石粉含量，也会产生不同的效应，存在一个最佳的石粉含量。机制砂中适量的石粉可以增加混凝土拌合物的密实性，提高混凝土的强度和抗渗性能，对混凝土的体积稳定性具有较大的益处。

在水泥水化过程中，有人认为石粉没有活性，不与水泥发生水化，也有人认为石粉有活性，其在水泥水化过程中起晶核作用，促进水泥水化，且石粉可与：C3A反应，可生成水化碳铝酸钙，提高水泥的强度。实际上，石粉在混凝土中可以对混凝土的孔结构进行优化，确保混凝土均匀性，大大提高混凝土强度。但如果石粉含量过高，水泥石界面过渡区中就会出现游离态的石粉，这将不利于集料与水泥石的粘结，从而降低混凝土性能。

由于机制砂石粉中含有部分泥粉，从而导致机制砂对外加剂的反应比天然砂更为敏感，随着MB值的提高，不断增加机制砂对外加剂的吸附力，提升混凝土体积稳定性。可见，合理控制石粉中的含泥量，有利于提高机制砂与外加剂的适应性，这也是在混凝土工程中限制石粉含量的重要原因，在MB值满足国标要求下，可以适当放宽石粉含量限值。

五、机制砂混凝土的工程应用

1.：机制砂混凝土配合比

采用机制砂配制混凝土，在同坍落度的前提下，机制砂的用水量较大，因此要根据施工：条件进行考虑。机制砂混凝土的配合比对混凝土和易性、力学性能影响较大。应开展机制砂混凝土的试验研究。该高速公路经过许多桥梁和涵洞，混凝土型号为C20和C40。在机制砂的混凝土配合比中，当C20混凝土的机制砂为650kg/m3时，其和易性较好，强度值为29.4，当C40混凝土的机制砂为760：kg/m3时，其和易性较好，强度值为54。从中可以看出，机制砂的性能参数与天然砂较为相近，能够满足施工需求。

2.：高速公路施工控制

在高速公路施工前，应对混凝土的砂石含量进行测定，同时对施工配合比进行换算，将数据写入配料单中，待施工人员进行审核通过并送交配料进行施工。在高速公路施工的过程中，应结合配料的要求对材料的规格和数量进控制。考虑到机制砂与天然砂特性的不同，需要适当地延长混凝土的搅拌时间，降低混凝土的振捣长度。另外，要加强混凝土的水灰控制。在混凝土的拌和过程中，对坍落度进行估计，避免其坍落超标而引起混凝土发生离析现象。

3.应用特性

在高速公路施工过程中使用机制砂混凝土，主要分为低强度混凝土与高强度混凝土两种，下面结合该公路工程的实际情况，对这两种类型混凝土的应用效能进行阐述。

（1）低强度混凝土应用特性。低强度混凝土主要是以天然砂进行配制，由于水泥含量少，加上细粉料量较少，导致此类混凝土不具备较强的和易性能。而将机制砂来替代天然砂之后，由于机制砂含有较多的粉末，可以弥补低强度水泥的和易性，同时还具备较好的吸水性，因此有利于解决低强度水泥的缺陷。

（2）高强度混凝土应用特性。实践证明，机制砂与天然砂相比，在高强度水泥制作方面区别不大，都可以满足高速公路的建设标准。但若以机制砂制作混凝土，由于其表面较为粗糙，导致混凝土拌和物适用性较差，容易出现一定的坍落度，不利于公路施工。因此，在高速公路施工过程中，应将机制砂与天然砂的比值控制为6∶4，以满足高速公路对高强度混凝土的使用需求。

实践证明，在曲靖高速公路加入适当的混凝土外加剂，配制的混凝土具有良好的工作性能和结构强度，从中取得良好的施工效果，可见，在实际工程中可以应用机制砂以取代天然砂。

六、 结语

通过对机制砂混凝土在云南曲靖高速公路建设中的应用分析，得到了以下几个方面的结论：

1.制砂混凝土在曲靖高速公路建设中的应用，最终确定了机制砂混凝土配合比，水胶比为：0.31，砂率为0.4时，混凝土性能良好。

2.在曲靖高速公路工程中，机制砂混凝土满足结构设计要求，实现了机制砂替代天然砂在高速公路建设中的应用，缓解了当地天然砂缺乏的问题。

3.通过对机制砂的级配合理控制、适量的混凝土外加剂，混凝土配合比控制，曲靖高速公路配制的混凝土在工作性能、强度等方面取得较好的实际施工效果，促进了当地经济的迅速发展，提高了当地居民的收入水平。