浅谈机制砂在高强混凝土中的应用

内容摘要：本文从机制砂的工法特点、适用范围、工艺原理、质量控制这四个方面，对机制砂在高强度混凝土的应用进行了论述。

关键词：机制砂 ，高强 ，混凝土， 施工

Abstract: in this paper, the mechanism of sand characteristics, application scope, Mach technique theory, the quality control these four aspects, the mechanism of high strength concrete of sand in the application are discussed in this paper.

Keywords: mechanism sand, high strength, concrete, construction

中图分类号：TU528

文献标识码： A 文章编号：

前言:贵州、云南等地河砂稀缺，基本采用矿山开采的机制砂，但由于机制砂粉末含量高，主要用于强度等级较低的混凝土工程，配制高强度等级的混凝土有关技术指标不能满足规范及设计要求。在混凝土工程施工中，如要配制高强混凝土，则河砂只能到四川、广西、湖南等地购买，运输成本非常高。为了降低混凝土施工成本，从上世纪六十年代起，贵州、云南地区相关单位一直致力于机制砂拌制混凝土的研究和应用，取得了较好的效果，并于1978年制定了贵州省地方标准，1995年经重新修订后了《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-16-1995），2008年制定了贵州省地方标准《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》（DBJ52-55-2008），采用水洗机制砂的工艺能够改善机制砂的粉末含量等技术指标，能够配制出高强的混凝土，符合质量优良、技术先进、安全可靠、经济合理的要求，并具有很好的施工性能。

1 工法特点

1.1利用水洗的方法可以清除砂中多余的石粉，可以扩大机制砂的应用范围，克服机制砂不能用于配制高强度等级混凝土的限制。

1.2按照本工法施工的山砂混凝土可以保证混凝土的和易性、流动性、可泵性，最高强度可达C60，其徐变性能与河砂配制的混凝土相比，没有根本性差别。

1.3各种施工工艺条件与河砂配制的混凝土相比，没有特殊要求。

1.4根据本工法提供的混凝土配合比设计原则及施工质量控制措施，可实现机制砂配制高强度等级混凝土并实施大高程泵送施工。

2 适用范围

本工法适用于贵州、云南等缺少河砂的地区公路、铁路预应力高强度等级混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。

3工艺原理

机制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉区分不开，无单独的检测方法标准，统一以0.08mm颗粒含量为准，而强度等级大于C30的混凝土要求0.08mm颗粒含量不大于10%。所以，未经处理的机制砂不能满足高强度混凝土配制的技术要求，用来配制高强混凝土往往由于粉末含量高导致强度偏低并且混凝土开裂的可能性增大，难以配制出满足施工工艺性能和硬化后的力学性能、耐久性性能的混凝土。

采用水洗机制砂工艺，首先将经机械破碎的坚硬碳酸盐岩石机制砂中大于5mm颗粒筛除，让小于5mm颗粒进入棒磨洗砂机，洗去小于或等于0.08mm颗粒制得的水洗机制砂，其颗粒坚硬，棱角多、增大了与胶凝材料的机械咬合力，配制的混凝土强度更高。并且，与河砂比较，其软弱颗粒含量小，不存在云母、贝壳和有机物等有害物质，且可以调整颗粒级配。所以，采用机制砂，恰当地应用减水剂技术和粉煤灰混凝土技术，适当调整混凝土配合比，在相对较低的水灰比条件下，可以配制出和易性好、坍落度损失小、泵送性好、强度高和耐久性高的混凝土，不但能满足混凝土的强度及耐久性等设计要求，而且也能满足混凝土的大高程泵送等施工工艺要求。

4施工工艺流程及操作要点

4.1操作要点

4.1.1混凝土原材料的技术要求

1水泥应选用质量稳定、旋窑生产的普通硅酸盐水泥，其强度富余系数应大于1.15，水泥的初凝时间应不小于45分钟，终凝时间应不大于600分钟。若水泥刚出厂并带有一定热量，则需存放一至二天，其技术指标应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175－2007）。水泥等级应不低于42.5级；宜采用P.O42.5级水泥，28天胶砂强度不宜低于50Mpa。也可采用P.O52.5及水泥。

2机制砂采用母岩抗压强度大于混凝土设计强度的1.15倍、比重约2.7的岩石破碎加工。细度模数控制在3.0～3.3，颗粒级配应在级配区II区内；压碎指标小于10％，小于0.08mm颗粒含量1～2％，含泥量小于2％；堆积密度1.63，空隙率40％。机制砂的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）和《建筑用砂》（GB/T14684－2001）。

3粗骨料选用母岩抗压强度大于混凝土设计强度且大于75MPa的质地坚硬、级配良好的碳酸岩碎石，碎石粒径为10～31.5mm，含泥量小于0.5％，碎石的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他技术指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）

4.1.2水洗筛选机制砂工艺要求

1水洗机制砂采用母岩强度满足要求的筛分碎石为原材料，经加工成七眼砂筛分后用净水淘洗而成。

2机制砂经过棒磨水洗过程中，水流量要恰当，既要将≤0.08mm颗粒和粉尘淘洗干净，又要保证水洗机制砂的级配连续和细度模数，使其达到河砂的标准。

3 水洗机制砂过程中，试验人员每天至少取样一次，检测砂的细度模数及粉泥含量，每洗完同一批机制砂，均要检测砂的压碎指标和坚固性试验。

4.1.3混凝土配合比设计原则

1混凝土配合比设计应符合《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2000）。

2混凝土配制强度按照下式计算

fcu 0≥fcu.k+1.645δ

式中

fcu 0－混凝土配制强度（MPa）

fcu.k－混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）

δ－混凝土强度标准差 （MPa），应以同配合比试件不少于30组统计资料为准；若无准确统计标准差时可尝试选择6.0的标准差。

3混凝土水胶比不宜大于0.38，一般在0.33～0.35之间；用水量小于190Kg/m3；胶凝材料总量小于550 Kg/m3。

4大高程泵送混凝土入泵时的坍落度宜为18±2cm。

5大高层程泵送混凝土砂率应根据试配确定，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则。

4.1.4混凝土配制

1 混凝土搅拌站必须储备足够的材料数量。

2 拌制混凝土前，试验人员必须实测砂、石的含水率，按照实测的数据将理论配合比换算为施工配合比，混凝土搅拌站必须严格按照试验室配合比按规定的投料顺序投料，配制混凝土；在混凝土拌制过程中，试验人员不定期检测砂石的含水率，以便及时调整混凝土配合比。

5质量控制

5.1原材料质量控制

1水、粗细骨料必须有试验检测报告，经检测满足规范标准要求后才能进场使用。