水工混凝土人工砂应用中两个问题的探讨

[摘 要]近十年来，云南省随着国民经济的快速发展，水利建设投资力度加大，中小型水利工程建设与日俱增。由于混凝土用天然砂缺乏或运距较远。绝大多数工程施工都因地制宜，采用工地附近母岩用机械轧制人工砂，但往往成品较粗，本文仅就人工砂粗砂应用问题，结合多年的工程实践和认知进行分析、探讨。

[关键词]水工混凝土；人工砂；问题分析；探讨

中图分类号：TV422 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0116-01

在《水工混凝土施工规范》SL677-2014中对细骨料人工砂的品质要求：“人工砂的细度模数宜在2.4-2.8范围内”“石粉含量6-18%”，“使用粗砂、特细砂应经过试验论证”。

在云南省许多中小型甚至有的大型水利工程，由于多种原因，没有正规的满足混凝土工程施工需要的制砂系统，简易的制砂设备生产出的人工砂或向外采购的人工砂通常碰到的不是细度模数偏大（2.8）就是石粉（0.16mm颗粒）含量偏高或偏低。在此情况下，水工混凝土在掺外加剂和粉煤灰后，经过配合比设计和性能试验能满足施工和设计要求是否能用，当然，得到的答案是肯定的。我省多年来已经建成的多件水利工程实践中，也得到了客观证实。

1.关于人工粗砂的应用

关键是如何将粗砂或级配不良的砂子用好。在绝大多数情况下，水利工程施工用人工砂都是在工地附近用同一种母岩与粗骨料碎石同一流程轧制。由于受工程投资规模和设备简化等原因的制约，砂料中大于5.0mm以上颗粒含量远远超出规范粗砂标准级配（10-0）%的规定，细度模数突破水工混凝土施工规范中砂在2.3-3.0的上限；有时细度模数接近粗砂的上限3.7。但在同一批次生产出的碎石二级配5mm-40mm粒径中，5mm-10mm的颗粒含量甚微，严格的说不能称连续级配。而相反大于5mm以上颗粒在砂料中远远超出规范值。

在混凝土中粗细颗粒应是一个整体，它们互相充填、互相协同，特别是在颗粒级配上有互补效应。不宜单独从砂料的筛分级配、细度模数上来判别和评定其质量。

为了说明问题，下面举例某一中型水利工程混凝土用人工砂料检验成果：

表1表明：即使按粗砂（细度模数3.7-3.1）的累计筛余值标准，该砂除去5.0mm以上颗粒后，累计筛余值为43.7%，远超出国标上限35%的要求。应属不良级配。

表2表明：碎石混合料w粒组成中，粒径小于10mm颗粒含量为0.9%，按《水工混凝土砂石骨料试验规程》，粗骨料的级配试验称量误差允许在1.0%以内，因此可视为10mm以下颗粒缺失。而在同时生产的砂料中，10mm～5mm颗粒含量占30.3%，恰好弥补碎石中该粒径的缺失。

表3表明：碎石级配在补充了砂料中大于5mm颗粒含量后：20mm～40mm颗粒含量由82%降至62.9%，同时弥补了5.0mm～10mm粒径级的缺失。

上述工程实例表明，该人工砂平均细度模数为3.50，接近有关标准粗砂3.7～3.1的上限且级配不良，据多年来笔者从事多件水利水电工程建设的资料积累看，多数中小型水利水电工程混凝土用人工砂料都不尽人意。但为了保证工程的设计和施工质量，一般可采取以下措施加以改善和解决。

（1）将混凝土砂石骨料视为一个整体，在混凝土配合比设计上精心调整有关参数，通过室内或现场试验，以满足设计、施工要求。

（2）如工地附近有较细的山砂或河砂，可按合理的比例掺合使用。

（3）在制砂设备调整仍不能达到要求，可将砂料中一部分粗颗粒筛出进行第二次破碎。

（4）可适当加大混凝土掺合料用量。从而提高混凝土中细微颗粒含量，达到提高混凝土拌合物的和易性及硬化混凝土密实性、抗渗性和耐久性。

2.关于人工砂的含泥量

《人工砂混凝土应用技术规程》JGJ/T241-2011对人工砂的定义为：岩石或卵石经除土开采、机械破碎、筛分而成的，公称粒径小于5mm的岩石或卵石（不包括软质岩和风化岩）颗粒。

因为生产人工砂的母岩经过除土开采，且不能用软质岩和风化岩，故有关技术规程中对人工砂含泥量不作规定。但在材料试验中，有的用亚甲蓝法测定人工砂含泥量，该方法是不适宜的。因亚甲蓝法是根据微细颗粒粒径越小，其比表面积越大，对亚甲蓝的吸附值越大的原理制定的。实质是泥颗粒和人工砂中的微粉有本质额区别，人工砂微粉在混凝土中能产生微集料效应，而泥颗粒含量超过某一限值会影响混凝土耐久性等性能。如果按粒径大小来判别含泥量会导致误判。笔者认为，即使在某种特定情况下，需测人工砂的含泥量，宜用淘洗法，因泥颗粒为泥化颗粒，溶于水，而石粉为新鲜颗粒不溶于水，且比重大。试样在量杯中经多次淘洗、沉淀吸去浑水后的测值才符合实际情况。

参考文献

[1] 《水工混凝土施工规范》SL677-2014中的部分内容.

[2] 《人工砂混凝土应用技术规程》JGJ/T241-2011中的部分内容.