机制砂在高强混凝土中的试验应用分析

陈晓亮 郭晓静

天津市金隅混凝土有限公司 天津 300300

与河砂相比，机制砂不仅获取途径较多，其制作过程也比较简单，用于高强混凝土的配制能够大大降低配制成本。由于机制砂通常都是由专门机械破碎筛分而成，虽然不同材料破碎筛分后形成的机制砂质量性能存在一定差异，但都具有石粉含量高的特点。这些石粉虽然能够在一定程度上提升中、低标号混凝土的质量性能，但对于高强混凝土来说，过高的石粉含量却必然会使混凝土拌制用水大大增加，并对混凝土强度与质量性能造成直接的影响。

1 原材料基本性能

水泥使用P·O42.5级水泥，28d抗折强度8.3MPa，28d抗压强度51.5MPa。粉煤灰使用F类II级粉煤灰，细度20.1%，需水量比97%，活性指数86.5%。矿渣粉使用S95级磨细矿渣，流动度比102%，28d活性指数101%，比表面积424m2/kg。减水剂使用标准高性能减水剂，减水率27.8%，7d抗压强度比94%，28d抗压强度比145%。细集料使用河中砂、机制砂，河中砂含泥量2.0%，细度模数2.5；机制砂石粉含量4.0%，细度模数3.1。粗骨料为5～25mm连续级配反击破碎石，含泥量0.4%，压碎指标6-8%[1]。

2 高强度等级混凝土配比设计

高强混凝土不仅要具有较高的强度要求，同时在拌合物和易性等其他性能参数上也同样要达到相关标准要求。在某人行天桥工程中，主梁桥墩及墩柱要求混凝土强度等级应达到C50，且钢筋较密，需要较好的混凝土流动性。为达到混凝土设计要求，最初设计方案中采用了优质河中砂作为高强混凝土的拌制原材料，但由于当地出产的河中砂供应紧张，从而采用其他产地河中砂的运输成本又比较高，因此最终决定选择机制砂与河中砂的混合砂作为混凝土配制原材料，并通过试配来确定合理的配合比。同时，机制砂石粉含量较高，造成配制时用水量较大。针对这一情况，配合比设计方案中除要求控制石粉含量外，还掺入粉煤灰、矿渣灰，以及选用高性能减水剂，降低混凝土用水量，在保证混凝土性能的同时，降低了配制成本。试配采用不同的机制砂、河中砂使用比例，观察不同掺量机制砂在C50混凝土配置中的应用效果进行对比分析，以确定机制砂对C50混凝土质量性能的影响。

3 混凝土试配及试配结果分析

3.1 混凝土试配

本次试验按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》，在保持C50混凝土的配合比其他各项原材用量不变的基础上，使用不同比例机制砂和河中砂混合进行试配，测量拌制后混凝土拌合物的各项性能，并成型150mm×150mm×150mm的立方体试件，标准养护15d、28d后测试混凝土的抗压强度，以此研究机制砂对C50混凝土拌合物性能和抗压强度的影响[2]。

3.2 混凝土拌合物性能的分析

从表1的拌制混凝土的坍落度测量结果可以看出，使用相同的用水量，随着机制砂掺量的增加，混凝土的塌落度和扩展度随之降低。这是由于机制砂表面多棱角、裂隙、孔洞，大大增加了细骨料的比表面积，吸附更多的水，且机制砂中的石粉也会吸附一定的水和外加剂，对混凝土拌合物性能有机制砂在高强混凝土中的试验应用分析[3]。

表1 混凝土拌合物性能

3.3 机制砂对混凝土强度性能的影响

从表1中配制的五个不同机制砂掺量的混凝土试块的抗压强度结果可以看出，在掺入30%-50%的机制砂时，混凝土抗压强度略有增长。这是由于机制砂的多棱角结构与胶凝材料的接触面积变大、粘结力增强，且机制砂中4%左右的石粉也可以起到细粉料的作用，对水泥的水化反应有一定的促进作用，使得混凝土的抗压强度有明显增长。当机制砂掺量超过50%，由于石粉含量大大增加，使得混凝土的抗压强度开始下降。

4 混凝土配合比数据的确定及应用情况

从五个配合比的拌合物性能和强度检测结果，以及生产成本控制方面综合考虑，选用C组数据作为该人行天桥混凝土施工实际施工配合比。在实际生产过程中，混凝土施工性能良好，强度也满足工程需要，获得施工单位的认可。

5 结语

通过本次试配和分析，可以得到以下几个结论：在天然河中砂供应不足的情况下，只要按照合理的配比数据，使用机制砂也可以配制出强度和工作性能都满足工程要求的高强混凝土；机制砂掺量在30%-50%的范围内，掺机制砂的混凝土拌合物性能可以满足要求，且机制砂的加入对混凝土的抗压强度有明显的提升作用；由于机制砂与天然砂有明显区别，所以应严格控制混凝土的生产过程，并加强混凝土构件的后期养护，保证混凝土的质量满足工程要求。