机制砂砼配合比的应用及质量控制措施

◎滕康保

引言

当前在我国一些地区所蕴含的天然砂资源已经逐渐地接近于枯竭状态，现存的天然砂在质量方面远远达不到一些建筑工程的质量标准要求，具有较差的级配且具有较高的含泥量。机制砂主要是利用了机械设施将其进行破碎加工而形成，其具有十分粗糙的表面、较好的棱角性且包含有大量的石粉，坍落度较小，且具有良好的保水和粘聚性，在具有不同强度等级的混凝土当中有着广泛的应用。因此当前主要采用了机制砂来替代河砂、海砂等应用。而在桥梁工程中如何科学的使用机制砂，以及科学的完成混凝土浇筑成为了当前施工的重点内容，在该领域中越来越多的学者也开始对此展开了相关的研究。D.S.PrakashRao 等研究人员通过相关的试验将机制砂与河砂混凝土强度进行了对比，发现当配比相同的情况下，机制砂混凝土能够发挥出更强的作用。AKSahu 等研究人员也对机制砂取代河砂进行了分析，并对替换后性能进行了相关研究，发现如果加入一定的外加剂，其强度就会小于配置单种砂的混凝土，此时就最好加入相应的外加剂来对其性能进行改善。李星等研究人员对其影响因素展开了研究，发现具有较高强度配置的混凝土要科学的控制石粉的含量。杨德斌等研究人员通过大量的研究发现，当水胶比的条件一定情况下，机制砂相比于普通的混凝土来说展现出更好的回弹模量。沈卫国通过对配比进行调整发现，当其达到了28d 强度，就可以认为达到了构配件强度的标准要求。宋伟明等研究人员将两种额外加入的药剂掺入到超过一定强度等级的混凝土中，对其所发挥出来的性能进行了验证，并提出了相应的制备措施。阮裕和等研究人员对其性能展开了系统性的研究，并成功将其应用在实际的大型预制箱梁工程中。因此，鉴于当前比较有代表性的研究，这篇文章通过列举相关工程实例，对其展开了系统的研究，并提出对施工质量相关的控制要点。

一、工程概况

本项目线路起峨山镇，接芜湖公路和南沿江公路，经南陵县、泾县等地区，最终到达谭家桥。沿途一共有77 座桥梁；拥有18 座隧道，整个线路共有9 处互通立交。芜黄高速是比较典型的山区地形，坚石资源十分丰富，河砂在该地区属于稀缺资源，由于天然河砂离该工程的距离较远，这对材料运输造成了一定程度的影响，使得工程用砂量得不到满足，很难及时供应，这就使得河砂价格大幅度的提升，且也达不到芜黄高速对于材料质量的要求，这在一定程度上增加了建设高速公路的成本，这对于工程建设的持续发展是十分不利的。为此，项目办率先提出了采用机制砂替代河砂的方案，由项目办牵头，安排试验室对机制砂展开了一系列的试验，通过试验已经初步证明该方案的可行性，再通过相关专家对其进行了一系列实验论证，最终得出该方案能够有效的运用在混凝土技术中，且达到了芜黄高速的实际施工标准要求，可以将此方案进行大范围的推广。

二、机制砂混凝土配制原则

1.在对机制砂混凝土进行设计的过程中，先要达到混凝土的工作性能，要保证其自身所具有的强度、耐久性能够符合相关的标准要求，并以此为基础将成本进行进一步降低。

2.对胶凝材料的使用量进行控制，使水胶比得到进一步的降低，使用质量较好的硅酸盐水泥，并将适量的硅灰加入到其中。

3.对混合材料的质量进行相应的控制，选用具有较低含泥量、针片状混合材料，并对砂率进行科学的调整。

4.采用相应的外加剂，确保混凝土的流动性、粘聚性等性质能够充分的发挥出来。

5.在确保混凝土强度的前提下，要对使用胶凝材料的量进行有效的降低。

三、机制砂混凝土配合比研究

1.原材料。

本文采用的硅灰、机制砂与水泥的技术指标如表1～3所示。

表1 硅灰技术指标表

表2 机制砂技术指标表

2.机制砂对混凝土工作性能的影响。

相比于河砂，机制砂颗粒能够发挥出更好的作用，其自身所具有的大模数、大粒径等特点都能够被很好的用在实际工程建设当中，两者对于影响混凝土性能方面来说存在一定的差异。因此根据大量的经验提出了具体的配比，如表3 所示，并科学的评价混凝土的特性。

表3 机制砂级配表

表格所配置的混凝土能够达到良好的流动性、粘聚性、保水性。机制砂石粉也会对混凝土的性能产生一定程度的影响，掺入石粉能够降低水泥用量，并降低机制砂与石料之间作用。由于石粉细度与水泥近乎相同，选用适量的石粉能够将其包裹性作用充分的发挥出来，但是要注意的是过高的量则会对混凝土的强度造成一定的影响。石粉含量的影响情况如表4所示。

表4 机制砂不同石粉含量的影响指标表

由表5 可知，当机制砂当中所包含的石粉量超过6%时，会在一定程度上阻碍混凝土的流动性，根据相关工程经验，很难将其含量严格的控制在5%范围内，试验结果显示，石粉的含量最适宜控制在6%～8%。

3.C55 配合比研究。

初步拟定C55 配合比，如表5 所示。性能测试结果如表6所示。

表5 C55 混凝土质量配合比表（kg/m3）

表6 C55 混凝土性能测试结果表

C55-1 和C55-2 都能够发挥出较低的抗压强度，且没有达到28d 强度要求。而C55-4 和C55-5 又具有较高的28d 强度，会导致混凝土出现一定程度上的开裂，因此，不能够使用较高的胶凝材料，C55-3 配合比是最佳的。

四、机制砂混凝土施工质量控制要点

1.拌制。

通常情况下要使用搅拌机来进行混凝土的拌和，必须要达到以下几方面要求：

（1）适当延长拌和时间，且保证超过2min，装入材料的量不能够超过80%的搅拌量。

（2）当所使用的外加剂的状态是液体时要降低用水量，当所加入的外加剂的状态是固体时要适当的延长拌和时间。

（3）在对混凝土进行首盘拌和的过程中，要注意适当的增加水泥与砂的数量，确保水胶比不变。

（4）冬季进行拌和时要采用具有较高强度的水泥，并进行掺入适量的防冻剂。夏季的时候就需要采用具有较低水化热、较慢水化速度的水泥；当周围的条件满足要求的时候，最适宜在石料仓库设置一些雾化器来达到降温的效果，制备相应的冷却水。

此外，在进行设计配合比的过程中，还需要对砂率进行合理的设置，这样能够在一定程度上使混凝土的流动性达到相关的标准要求，并能够将粘聚性始终保持良好，而且还能够使其具备一定的保水性和可泵性。其强度还会在一定程度上受到砂率的影响。由于在实际加工过程中，很多情况都会出现颗粒的含量超过5mm 的问题，这会对其强度产生一定的影响。所以在设计混凝土配合比过程中，需要将含砂率进行相应的提高，要将该指标控制在45%-55%范围以内。而在设计时，如果砂率出现了偏低的情况就很容易导致其自身出现粗糙、很难进行拌合的情况，且很难开展混凝土的整体浇筑及振捣，也会降低坍落度；而且也不利于其下一步的运输，很容易发生泌水、离析等相关问题，这就在一定程度上影响了正常泵送混凝土的施工环节。由于混凝土表面很容易形成一些麻面、蜂窝等情况。如果混凝土的砂率较高，导致拌合物出现较大程度的坍落度，在此基础上水泥用量再继续增多，就会致使混凝土的收缩逐渐地增大，这样就会使混凝土出现不均匀强度问题，容易在拌合物的表面出现一些裂缝。所以，在设计过程中，需要充分的将其整体所具有的强度与实际施工中所使用到的工艺进行有机结合，科学的选择合理的砂率。

2.运输。

（1）利用搅拌车来运输机制砂混凝土，在此过程中要采取相应的措施保证浆液不能够出现遗漏。

（2）在此过程中搅拌车要将搅拌筒进行适当的转动，在正式进行浇筑前要确保其能够达到快速转动状态，并实时测量其均质性与坍落度，达到标准后才能够进行浇筑。

（3）要科学的控制运输时间，当气温在25℃以下时要进行适当延长。

（4）在施工现场应为相关的车辆提供相应的出入通道，确保安全。

3.浇筑。

浇筑机制砂混凝土需要控制以下几点：

（1）浇筑前应根据人员等内容制定科学的浇筑方案。应采用分层浇筑的方式。

（2）浇筑前应对其拌和温度、坍落度等进行相应的检查，达到标准要求后才能够进行浇筑。

（3）应从卸料后保持浇筑环节的连续性，防止坍落度造成损失。

（4）在受到大风天气影响的情况下要采取相应的措施，这样能够有效的防止水分发生流失的风险，设置相应的循环冷却水，并采取必要的温控措施，确保入模时的温度控制在28℃以下。

（5）要对浇筑倾落距离、高度等指标进行科学的控制，防止其出现离析情况。整个浇筑过程要保持连续作业，如果停泵时间超过15min，应保持混凝土达到流动状态；若停泵超过45min就需要将管内混凝土进行清除后重新浇筑。

4.养护。

（1）完成混凝土浇筑后应将对其进行覆盖并对其进行相应的养护，确保其最高温度控制75℃以内，同时对内外温差进行相应的控制。

（2）机制砂相比于普通混凝土来说需要更多的养护时间。薄壁高墩、刚构腹板等也需要适当的延长养护时间。

（3）对于重要部位的养护要进行温度监控，对构筑物内部温度、相对湿度等进行记录。

五、结语

综上所述，这篇文章对配置原则进行了科学的分析，以此作为依据，并对其工作性能的影响进行了分析。当机制砂石粉含量超过6%时，会在一定程度上影响到混凝土流动性，根据试验结果将含量控制在6%～8%范围内。设定了5 组配合比来验证性能，且达不到相关的标准要求，而C55-4 和C55-5 具有较高的28d 强度。综合考虑推荐C55-3 的配合比。最后提出了混凝土拌制、运输等施工过程的质量控制要点。