机制砂在泵送混凝土中的应用

安弢

（江苏双龙集团有限公司 江苏南京 211111）

随着国内天然砂资源的短缺，促使其价格持续上涨。为了在满足工程施工用砂需求的基础上，节约施工成本，促使机制砂资源得到了快速发展。相较于天然砂，天然砂的颗粒比较粗糙，相应的泵送混凝土具有比较差的流动性，且其中包含一定的石粉含量，会使泵送混凝土的黏性偏大，降低坍落度。为了顺利地应用泵送混凝土，有必要对机制砂中石粉含量对泵送混凝土性能的影响进行分析。

1 机制砂中石粉含量对泵送混凝土性能的影响

1.1 试验原材料与方法

在本次实验探究中，泵送混凝土主要包括水泥（P·042.5级，南京中联水泥有限公司生产）、粗骨料、粉煤灰（I级粉煤灰）、矿粉（S95级）、高效减水剂和机制砂（水洗机制砂）等。在实际的实验检测中，分别根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和《普通混凝土力学性能试验方法标准》对机制砂泵送混凝土的工作性能和力学性能进行检测。为了探讨机制砂中石粉含量给其所配置泵送混凝土的抗压强度等力学性能和工作性能等带来的影响，下面按照表1所示的泵送混凝土配合比，对其工作性能与力学性能的影响情况进行分别调查，最终得到表2和图1。

表1 机制砂泵送混凝土试验配合比（kg/m3）

表2 机制砂中石粉含量对泵送混凝土性能的影响

图1 机制砂石粉含量对泵送混凝土性能的影响

1.2 试验结果及分析

由表2和图1可知，随着机制砂中石粉含量的增加，相应的泵送混凝土不再出现泌水离析问题，和易性得到显著改善，同时坍落度也得到大程度提升。但是机制砂中石粉含量最佳控制量适宜在10%左右，一旦其含量>12%时，那么会增加泵送混凝土的水量，显著地降低其坍落度；石粉含量的增加在一定程度上提升泵送混凝土强度，如果含量过高，就会降低其强度值，这主要是由于水泥水化早期对C-S-H和氢氧化钙的形成起到了晶核作用，改变了其早期强度，以及机制砂颗粒堆积密度，从而可以提高其所构成泵送混凝土的强度。但是如果机制砂中的石粉含量比较大，那么混凝土中最密实堆积结构造成破坏，影响混凝土的胶骨比，降低了其强度值；伴随着机制砂中石粉含量的持续增加，相应的泵送混凝土的干缩性会呈现为先降低后增加的变化趋势，是由于机制砂中石粉中包含许多具有填充作用的微细粒子，混凝土毛细孔曲折程度在增加的同时，细化其孔结构，以适量使用石粉，可以在一定程度上抑制其所形成泵送混凝土的干缩性。简言之，在机制砂混凝土拌制过程中，相应的机制砂中石粉含量适宜控制在10%左右，可以有效改善其和易性，提高其所拌制混凝土的抗压强度，降低其干缩性能，从而可以拌制出符合混凝土泵送要求的机制砂混凝土。

2 机制砂泵送混凝土施工工艺流程及操作要点

2.1 机制砂泵送混凝土施工工艺流程

在开展机制砂泵送混凝土施工期间，工艺流程主要包括如下几个施工环节：混凝土原材料自动计量→输送到自动配料机中→混凝土搅拌施工→混凝土运输→机制砂混凝土输送泵→泵送机制砂混凝土→浇筑。

2.2 机制砂泵送混凝土施工操作要点

在机制砂混凝土泵送期间，主要依靠泵送管道内部所形成的的压力差来促使混凝土在管道中流动，且本质上属于“塞流”流动形式，不同于自来水的流动方式，为了确保机制砂混凝土在泵送流动中不会出现分散现象，需要对泵送混凝土从制备到浇筑施工养护等各个环节严格控制，确保机制砂在泵送混凝土中的应用质量。因此，需要在施工期间加以管控，包括如下几个要点环节：

（1）严格把控机制砂泵送混凝土施工材料质量。首先，需要选择质量稳定的水泥材料，一般以普通硅酸盐水泥为主，相应的强度富余系数不可小于1.15，水泥初凝时间不可小于45min，终凝时间不可超过600min；水泥刚生产出来，需要搁置存放1～2d，且水泥等级不可低于42.5级。其次，机制砂的抗压强度比与混凝土设计强度值大1.15倍，且比重约为2.7倍的母岩进行破碎加工处理，压碎指标不可高于10%，最大尺寸不可超过0.08mm；细度模数适宜控制在2.3～3.0；颗粒含量适宜控制在1～2%；空隙率适宜控制在40%，含泥量不可超过2%，石粉含量适宜控制在10%左右（结合上述试验探讨结果）；机制砂的坚固性需要通过硫酸钠溶液浸泡试验，其他指标需要满足《建筑用砂》等相关施工标准。最后，粗骨料要选择抗压强度不低于75MPa且高于混凝土设计强度的母岩，尽量以级配良好、质地坚硬的碳酸岩碎石为主，相应的含泥量同样不可高于0.5%，粒径适宜控制在10～31.5mm；相应的坚固性需要通过硫酸钠溶液浸泡试验，其他指标需要满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》等相关施工标准。

（2）科学确定机制砂泵送混凝土施工配合比。根据混凝土施工配合比的相关规定和要求，为了确保泵送混凝土具有良好的和易性等工作性能和力学性能，需要对其坍落度严格控制，一般不可少于160mm。在设计泵送混凝土施工配合比期间，需要按照确定水灰比、优选砂率以及粉煤灰最佳掺量等优化混凝土施工配合比。在选择混凝土砂率与用水量方面，充分考虑机制砂自身特性。鉴于机制砂的颗粒粒型比较差，级配相对较低，且含量一定石粉，相较于天然砂会需要更多的用水量来确保其坍落度和天然砂混凝土保持一致。考虑到混凝土工作性能以及机制砂砂率等与所拌制的泵送混凝土具有很强关联性，所以较于天然砂，机制砂的合理砂率适宜高出2～4%，且机制砂具备越小的细度模数，石灰含量越大以及级配性越好，那么混凝土拌制中的合理砂率也就越小。此外，为了更好改善机制砂泵送混凝土的性能，提高其耐久性，可以在混凝土拌合料中适当地添加一些矿粉、粉煤灰等矿物掺合料。

（3）机制砂泵送混凝土的拌制与养护施工。①考虑到机制砂中包含有一些石粉，在拌和泵送混凝土适当增加搅拌的时间，一般比天然砂混凝土搅拌的时间长30s左右。②基于机制砂拌制所形成的泵送混凝土，尽量保证其较大的浆量，在泵送管道管壁上面形成一层润滑膜，可以增加混凝土泵送输送的顺畅性，有助于避免堵管问题。③考虑到机制砂中的石粉，会增加机制砂混凝土拌制后的浆体量，容易遭早期的失水而出现塑性收缩问题，后期则会增大其干燥收缩性。针对这种情况，为了防范机制砂混凝土的施工质量，就必须做好浇筑早期以及后期的养护施工，养护时间一般比普通混凝土的养护时间长，最短养护时间不可少于14d。

3 结语

综上所述，在机制砂混凝土拌制过程中，适当地提高石粉的掺入量，可以拌制出符合混凝土泵送要求的机制砂混凝土。同时需要严把机制砂泵送混凝土施工材料质量关，科学确定机制砂泵送混凝土施工配合比，强化机制砂泵送混凝土的拌制与养护施工，以全面确保机制砂在混凝土行业中的顺利应用。