浅谈天然砂在碾压混凝土配合比设计应用

摘要：本文主要阐述了天然砂自身工程特性与在碾压混凝土中的配合比设计试验方面的相应技术以及现场应用情况。

关键词：天然砂碾压混凝土

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

引言

碾压混凝土在中国20多年的水利工程应用中，经过学习摸索、实践创新、验证总结，已形成一整套有中国特色的RCC施工工艺及设计理论与实践经验相结合的配合比设计试验方法。大量工程实践表明：细骨料的种类和工程特性对RCC配合比有十分重要的影响。天然砂和人工砂在岩性特点、颗粒形状、内部级配、石粉含量等方面均存在很大差异，导致水工RCC配合比在骨料比例、砂率选择、胶凝材料组成等方面均有相应设计调整，以适合各自工程材料的特点。

一、天然砂在碾压混凝土中的应用

目前新疆北部某在建水利工程碾压混凝土约250万m3，采用了当地开采的水洗天然冲积砂。该地天然冲积砂料源大，人工开采产量高，单方成本在20元左右，远低于人工机械制砂约60元/吨的造价。因地域盐碱特性及硫铁矿等侵蚀因素，该砂采用二次水洗工艺生产，水洗砂品质检测成果见表1、表2。

表1 天然砂的品质检测成果

表2 天然砂料颗粒级配检测成果

根据检测成果：该砂90%的粒径分布在0.16mm～2.5mm之间，特别是0.315mm～0.63mm的单级颗粒含量达50%，而0.16mm以下颗粒含量不足2%。这相对RCC用理想砂来说，石粉含量明显过低、颗粒分布过于集中；且该砂颗粒不够圆满，孔隙率达40%以上。即使RCC采用较高的胶材用量（二级配218kg/m3，三级配176kg/m3）,拌和物仍显得微细浆体含量不足，振压后液化较快，但表面泛浆很少。因此，大坝RCC配合比采用了掺加片麻花岗岩石粉方案。

通过掺用0.08mm以下颗粒占90%的石粉（简称细石粉）与0.08mm以下颗粒占50%的调配石粉（简称粗石粉）拌制RCC进行对比，发现细石粉掺量达砂质量的8%～10%即可达到RCC振压的充分泛浆，而粗石粉掺量需达到砂子质量的14%～16%时，方可满足RCC振压泛浆。因此工程采用了粗骨料废弃石屑磨制的0.08mm以下颗粒占90%的片麻花岗岩石粉，该石粉物理化学检测结果见表3。大坝R18015F50W4内部RCC配合比参数见表4，大坝R18015F50W4内部RCC试验结果见表5。

表3片麻花岗岩石粉物理化学分析结果

表4R18015F50W4坝体内部RCC配合比参数

说明：采用天山P·O42.5水泥、玛纳斯准Ⅰ级粉煤灰、天然水洗砂、片麻花岗岩人工碎石、新疆五杰缓凝高效减水剂PMS-3A及PMS-NEA3引气剂；采用片麻花岗岩石粉，0.08mm筛余量≤10%。

表5R18015F50W4坝体内部RCC试验结果

注：VC值和含气量为30分钟测值，其它指标为180天龄期。

试验结果表明：该RCC配合比性能指标满足设计要求，并有较大富裕强度。现场施工表明：该RCC配合比碾压泛浆较充分，施工可辗性好。现场碾压效果见照片1、照片2。

照片1摊铺后的RCC照片2碾压后的RCC

二、结语

天然河砂一般粒形圆满、滚珠作用良好，拌制RCC能起到良好的滚珠作用，但含粉量一般偏低，保水性能不强，泛浆量不足，对骨料表面包裹挂浆和空隙填充效果略差，有利于凝结时间和干缩性能；天然山砂在风化侵蚀等作用下，粒型不如河砂圆华，拌制RCC作用和液化、泛浆效果适中，对骨料表面包裹挂浆和空隙填充效果也适中；天然海砂可能存在化学侵蚀等影响，一般须采用淡水水洗后使用，在RCC中应用不多见。天然砂指标一般波动较大、石粉含量较低，需采取补粉等措施才能适应我国目前塑性RCC发展趋势。