高性能混凝土中机制砂的应用

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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。

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。本地域处于喀斯特地区，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。

3机制砂在混凝土中的应用问题

3.1机制砂中的石粉含量控制不当

在对高性能混凝土进行配制的过程中，只有做好对机制砂和石粉含量的控制才能有效提升混凝土的柔韧性和稳定性，可是在实际操作过程中，总是很难把控好石粉的具体含量，还有部分企业根本就没有对石粉的含量控制工作引起足够的重视，严重影响了机制砂和混凝土的质量。

3.2机制砂的加工工艺有待提升

根据相关研究表明，我国现如今的机制砂加工设备远远落后于西方发达国家，也没有对自动化技术进行充分的应用，在提炼的时候不能对鹅卵石、矿石以及尾矿当中的砂质原料进行有效的提取，造成了资源的浪费，也降低了机制砂的生产数量。

3.3机制砂的质量难以保证

就我国目前的情况来看，大多数企业在对机制砂进行加工的时候都没有对机制砂的质量检测工作引起足够的重视，没有对机制砂的粘结力、稳定性以及石粉的具体参数比进行严格的检验，几乎不给其中添加粉煤灰，这就使得机制砂的质量没有了保障。除此之外，多数企业都是将生产出来的机制砂直接掺入到混凝土当中，并没有对混凝土的粘结力、结构密度以及防水性能和抗压强度进行相应的检测。

4机制砂在高性能混凝土中的应用

4.1使混凝土的拌合时间有效延长

只有延长混凝土的搅拌时间才能确保混凝土搅拌的均匀性，这就很好地提升了混凝土的和易性，相比较而言，机制砂没有河沙那么的光滑圆润，所以通常情况下在搅拌过程中都需要延长2.5到3分钟左右以增强混凝土的和易性。

4.2对机制砂的生产工艺加以严格控制

想要更好地保证机制砂的生产质量就一定要对其生产工艺进行严格的把控，在将机制砂投入使用之前，相关的工作人员还应该对机制砂的各项指标进行严格的检验，例如石粉的颗粒级配、具体含量、泥块含量、压碎值、MB值以及细度模数等。由于机制砂是由岩石经过一定的破碎工艺加工而成的，所以在生产过程中很容易发生质量一定程度的波动，想要不断提升混凝土的使用性能就一定要确保混凝土的配制质量，做好对石粉含量和细度模数的控制，最好将其变化范围控制在±0.2之内。

4.3机制砂混凝土拌合及运输

在对混凝土配制过程中，如果想要有效缩短运输距离就应该充分结合施工现场的具体环境和施工便利条件，对运输线路进行最为科学合理的选择，在具体的运输过程中还应该尽可能避免混凝土发生离析现象，把控好混凝土的运输时间，一般情况下不要超过半个小时。在运输过程中，不但要避免离析现象的发生，同时还要眼中泌水和漏浆以及塌落度损失现象的发生，在输送到施工地点的时候应该确保规定的塌落度。在实际操作过程中，可以采用少停留、快装快运以及少倒运的方式来降低混凝土塌落度的损失，同时还应该保证施工现场报检时间的准确性，否则就很容易出现不能及时浇筑而影响混凝土的外观质量和耐久性。

4.4加强机制砂混凝土的振捣和养护

相比较而言，机制砂混凝土没有河沙的流动性好，而且粘聚性也比较大，这就需要加强对其的振捣操作，更好地保证混凝土的密实性和均匀性。在具体振捣过程中，应该充分结合混凝土的断面尺寸、结构形式以及深度等多方面需求对振捣器进行合理的选择，保证混凝土的振实程度，而且不能出现欠振、漏振和过振现象。如果遇到钢筋非常密集的区域或者是存在预埋件不好实施浇筑则应该提前预先定制特殊的施工技术以更好地保证振捣作业的顺利完成。机制砂当中的水分含量比较大，散失地也非常快，所以在浇筑完成12小时内就应该及时洒水和覆盖养护，最少要坚持14天左右，只有这样才能保证混凝土的强度和质量。总而言之，机制砂是一种粒径在4.75毫米以内且细度模数在2.6到3.6毫米的中粗砂，一般都是从鹅卵石、矿石和尾矿当中提炼出来的，将其运用都混凝土的配制过程中可以有效提升其稳定性、耐久性、抗压性能和柔韧度。在具体操作过程中，相关的工作人员必须控制好机制砂中的石粉含量，提高加工技术，确保机制砂的生产质量，做好混凝土的质检工作，以维护混凝土的结构稳定性。