机制砂在高性能混凝土中的应用研究

李小建

摘要：随着我国社会经济的快速发展，各项基础设施建设都在不断地完善，在此过程中就会用到大量的建筑砂，我国每年的建筑砂用量在世界上都排在前几位，每年的消耗量可以达到50亿m3左右。天然砂作为一种不可再生资源，在我国的分布也不够均匀，在具体的开采过程中如果没有进行严格的管理就可能会给自然环境造成非常严重的破坏，想要对自然和资源和环境进行有效的保护，同时有效降低施工成本提升其使用性能就应该尽可能减少对天然砂的使用，而应该采用机制砂作为施工的主要材料，只有这样才能获得更加长久的发展。

Abstract： With the rapid development of China's social economy， various infrastructure constructions are constantly improving. In the process， a large amount of construction sand will be used. The annual amount of construction sand in China is ranked in the top in the world. The consumption can reach about 5 billion m3 one year. As a non-renewable resource， natural sand is not evenly distributed in China. In the specific mining process， if it is not strictly managed， it may cause very serious damage to the natural environment. To effectively protect natural resources and the environment， reduce construction costs and improve its performance， it is necessary to minimize the use of natural sand. Instead， mechanical sand should be used as the main material for construction. Only in this way can we achieve more long-term development.

关键词： 机制砂；高性能；混凝土；应用

Key words： mechanical sand；high performance；concrete；application

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0202-02

1 工程概况

我队施工段起讫桩号：DK824+055.59～DK832+228全长8172.41米。包括两座特大桥：其中水桶木寨特大桥长2351.754米；雨窝桥特大桥长935.893米；两座大桥：大冲沟大桥长267.313米；马姐大桥长339.373米。桥梁共长：3894.333米。

四座隧道：大坎一号隧道395米，大坎二号隧道176米，马枧明洞89米，鱼丘寨隧道922米，共1582米。

三段路基共2696.077米，其中有13座涵洞。

本地域處于喀斯特地区，地下溶洞、暗河较多，基本上没有河砂。施工用料只能采用机制砂。

2 机制砂概述

机制砂是一种岩石颗粒，其粒径一般情况下都不会超过4.75毫米，属于一种中粗砂，具体的生产过程是从鹅卵石、矿石以及尾矿中所提炼出来的一种集料，然后经过磨制成的砂料。在机制砂生产过程中，所用到的鹅卵石一般情况下都来自于河道，所以难免会携带大量的天然砂和泥沙，最终磨制出来的机制砂质量也存在较大的差异，而且数量也比较少。利用尾矿对机制砂进行生产主要是对其中的碎石块和生石灰进行加工而成的，经过筛分处理之后的机制砂质量存在很大的差异，普遍颗粒比较大而且石粉的含量比较多，表面没有天然砂细腻。现如今大多数混凝土配制过程中都会掺入一定量的机制砂，尤其是高性能混凝土更是如此，这种混凝土具有稳定性、耐久性、强度以及柔韧度都比较好特点，而且比以往传统的混凝土更加经济实惠。高性能混凝土的主要成分包括石灰石、石膏粉、砂浆、粘土以及煤粉。机制砂具有以下几种特点：

2.1 机制砂的形貌

将机制砂和天然砂进行比较发现，天然砂颗粒比较圆润，主要是因为其实在自然环境下形成的，而机制砂是经过机械磨制而成，所以颗粒更加尖锐，棱角分明，外形一般呈三角或者是多角体，还有部分机制砂有很多片状颗粒。除此之外还发现，在相同塌落度和水泥用量条件下，机制砂和天然砂在配制混凝土的时候，机制砂需要更多的水，可是强度也具有更大的优势。

利用天然砂和花岗岩机制砂对混凝土进行配制的时候，我们可以发现，配合比相同的条件下，想要实现相同的塌落度，利用棱角比较明显的花岗岩机制砂进行配制过程中需要使用更多的减水剂，而且各龄期的抗压强度还有力学性能都比天然机制砂各个方面都有更多的优势。

2.2 机制砂的粒径 机制砂通常情况下是指粒径在4.75毫米以内的颗粒，如果粒径在75μm以内而且和母岩的组成成分相同的话就被称作石粉。机制砂通常情况下粒径在150μm以内和2.36mm以上的颗粒比较多，处于中间的颗粒相对比较少。在磨制过程中最好将机制砂的细度控制在2.6到3.7之间最为科学合理。如果细度模数太低的话就会造成颗粒很多和石粉含量过高，如果细度模数过高就会造成混凝土的黏聚性不是很好。

2.3 机制砂中的石粉 上面已经提到过，机制砂是利用母岩经过一定工序的破碎之后而成的，所以其中就会含有一定量的石粉，如果比例适当对混凝土性能有一定的好处。除此之外，石粉还具有一定的微滚珠作用，所以其可以在骨料当中起到一定的降低摩擦作用，大大降低了混凝土的塌落度并提升了混凝土的工作性能。在水化反应过程中，石粉还可以起到一定的微集料填充和晶核作用，可以有效促进水化产物的结晶，也可以对混凝土施工过程中产生的孔隙进行填充，大大提升了混凝土的密实度，降低了有害孔隙的产生，有效改善了混凝土的结构、提升了强度和抗渗性能。经过试验研究表明，如果机制砂的MB值在1.4以下的时候，机制砂当中的石粉含量可以允许达到10.5%，而且在相同范围内所配制的机制砂混凝土的弹性模量、强度以及抗渗性都比天然砂要好很多。