浅议机制砂在高速公路工程中的应用

摘要： 机制砂在整个的建材市场中是一种新型的材料。许多行业对其认识还不够深刻。根据我国的现状，机制砂在高速公路工程中的应用相对比较广泛，它不仅可以保证项目工程的质量，而且提高了建筑企业的经济效益。本文主要阐述了机制砂在高速公路工程中的应用。

关键词： 机制砂；高速公路；应用

中图分类号：U412文献标识码： A

前言

现如今，我国的技术工程发展越来越繁荣。随着高强混凝土在工程中的过渡消耗，人们提高了对其危害的认识。因此，对机制砂混凝土的作用以及其性能要进行进一步的研究。

一.机制砂性能研究

（一）机制砂的物理性能特点

1.制砂的粉尘含量大是机制砂不同于一般河砂的特点，由于粉尘含量在5%-20%之间，较大的粉尘含量会造成水化硬化后的混凝土出现比河砂混凝土大数倍的收缩变形。机制砂是由机械破碎而成，比普通河砂有较大的比表面积，表面较河砂粗糙，这使得新拌混凝土的流动性比普通混凝土的流动性差。

2.机制砂绝大多数属中粗砂，细度模数在2.8-3.5之间。拌和后的混凝土和易性差。

3.机制砂的级配一般都不良，粗颗粒较集中，1.25mm以上颗粒一般占总量的45%-55%（河砂一般为20%-30%），而0.315-0.16mm的颗粒仅占10%左右（河砂约20%）。此特性直接影响到混凝土的保水性和可泵性。

4.由于机制砂的粉尘含量相对较高，因此其孔隙率与普通河砂相比较小，大约在45%到55%之间。

（二）机制砂中粉尘含量对混凝土性能的影响

1.在研究和应用机制砂混凝土时，应将普通河砂中的含泥量和机制砂中的粉尘含量区分开来，不应拿河砂中的含泥量指标来控制和指导机制砂的生产和施工，因为河砂中的泥含量是粒径小于0.08mm具有粘性的粘粒组成，塑性指数较大，与水泥水化后的结晶石不具有结合作用，含泥量的大小直接对混凝土的强度产生具大影响。

2制砂中的粉尘含量为粒径小于是0.16mm的磨细的岩石粉末，掺入混凝土中对混凝土的强度发和内部结构的形成具有微集料效应，惰性的岩石粉末不能和水泥水化产物发生水化反应，但其与水泥结晶石能很好的结合，起到微集料的填充效应。

3.由于机制砂中的石粉是由岩石石末组成的惰性材料，当掺量不大于10%时，对混凝土的标准稠度、凝结时间、安定性，强度发展都无不良影响，而且在增强初期拌和物的和易性，可泵性，保水性等到方面甚至可以说是有益的。

4.当含量超过15%时，随着粉尘含量的增加而混凝土的7d，28d强度迅速下降。

（三）机制砂混凝土的力学性能

为了探索机制砂对混凝土力学性能的影响，采用粉尘含量为10%的同一砂砀，同一批次的1000kg机制砂分C20、C30、C40、C50按同配合比作机制砂和细度模数约为2.8的河砂对比性试验，结果表明：

1.当机制砂的粉尘含量在10%机制砂的强度发展规律和普通混凝土基本相同，随着强度标号的提高强度略高于普通混凝土。

2.粉尘含量对混凝土初期性能和强度发展较敏感，10%以下的含量对混凝土各项性能影响不大并较有利，当粉尘含量超过15%时，混凝土的和种力学性能降低。

3.机制砂混凝土的弹性模量略高于普通混凝土，这主要是由于机制砂中大于0.315mm的颗粒含量较多的原因。

（四）机制砂混凝土的耐久性能

经同标号同配合比混凝土比较：

1.机制砂混凝土的抗渗性较普通混凝土差，这主要是因为机制砂的级配不良造成的。

2.机制砂的干缩性比普通混凝土大，这主要因为机制砂的石粉含量大，石粉的吸水率大于普通混凝土，混凝土硬化后期收缩大造成的。

二.机制砂混凝土配合比设计

（一）减少干涩和收缩变形

机制砂混凝土的配合比设计应比普通混凝土具有较大的胶凝材料用量或掺用一定的外掺料来减少机制砂造成的干涩和收缩变形。

（二）富裕系数选取

配合比设计应取较大的富余系数，一般情况下C30以下取K=4或5；C30以上的混凝土一般都提高一个等级，同时富余系数取K=5或K=6。

1当采用粉煤灰、硅灰等外掺料时应采用超量取化法和等量取化法。

2当采用输送泵浇注混凝土时混凝土的设计坍落度控制在16±2cm之间。

3当不采用泵送时宜控制在12±2cm之间；以利于用混凝土罐车运输。

4当为保证机制砂混凝土的质量，混凝土配合比设计时尽量考虑设计为高施工性、高耐久性的混凝土。

5由于机制砂的级配颗粒较大筛分区间较集中，拌和物的性能较差些，所以机制砂混凝土的砂率应比普通混凝土的砂率高2%-5%。

6当混凝土的耐久性，和易性有特殊要求时可根据现场实际情况掺入适当的外掺料。

三.混凝土的拌合工艺

（一）机制砂高性能耐久性混凝土的制备

1高性能耐久性混凝土必须采用集中拌合、集中供应的方法。

2根据当地气候条件及地理环境的具体要求通过供应能力计算，建立满足现场供应能力要求的拌合站和原材料堆放场地。

3拌合站必须建成具有自动计量系统的强制式搅拌楼。搅拌时间：干硬性混凝土≥1.5min，塑性混凝土≥2.0min，但都必须≤ 4min。

4当气温较高而进行大体积混凝土施工，环境温度不能满足现场施工时，混凝土拌和前应进行热工计算和现场实际试拌来控制混凝土的最高出机温度，必要时从冰库购买冰块对水进行降温。

5当水泥采用散装水泥时，在大体积混凝土施工和预制T梁、悬灌梁等关键部位的施工过程中，在气温较高的情况下应对刚刚进场的水泥进行温度控制，一般应低于40℃

6拌合站必须严格按试验室出具的施工配合比严格计量拌合，同时应随时根据试验室现场测试获取的数据及时调整配合比用水量，以保证浇注的顺利进行。

四.机制砂混凝土运输浇注工艺

（一）机制砂高性能耐久性混凝土运输

1高性能混凝土的运输采用混凝土罐车进行运输，同时运输车辆应能够自身进行二次拌合。没有条件采用混凝土罐车时其他运输车量或泵送管路应保证混凝土不离析，混凝土泵及管道应通过泵送能力计算后再选型。不能满足运输能力的混凝土运输设备应及时更换。

2混凝土在出机或入模时其落差不大于2m，当落差较大时应采用滑槽、串筒等器具来防止混凝土的离散和水分蒸发。

3运输过程中应加强检验，出厂前应进行合格性检验，填发合格证书，其内容应包括工程名称、部位、混凝土强度等级、出机温度、允许运输时间、最高入模温度、坍落度等信息。混凝土的运输过程应严格控制运输时间，混凝土的运输时间不得大于表3之规定。

表3混凝土从出机到入模前的允许延续时间

序号 高性能混凝土类型 运输过程中允许延续时间（min）

1 未掺减水剂混凝土 60（并小于水泥初凝时间1h）

2 掺缓凝高效减水剂混凝土 180（并小于混凝土初凝时间2h）

3 T型梁、箱型梁等预应力结构 90（并保证坍落度损失不大于50mm）

4 石板溪大桥大体积混凝土 60（保证入模温度不大于热工计算温度）

五.机制砂高性能混凝土的浇注

机机制砂混凝土的浇注除与普通混凝土相同外并应符合下列规定：

（一）混凝土在浇筑前

应清除模板和钢筋上的杂物和污垢，对于模板的缝隙和孔洞应予堵严。

（二） 浇筑混凝土时

应避开风、雨、雪天。冬季宜尽量放在白天气温较高的时段进行。夏季气候炎热时宜在下午5时至次日9时浇注。混凝土运至浇筑处的时间应满足表3之规定，浇筑完毕后在混凝土外露表面，应用塑胶薄膜或土工布等加盖养护。

（三） 大体积混凝土浇注过程

应采取保温养护措施，尽量减少热量损失，使混凝土内部温度和外表温度差减小，以防止温度梯度应力过大造成混凝土结构性裂纹。

（四）高性能混凝土浇注

根据工程部位的重要性和养护条件的要求必要时应提前设置测温孔或提前预埋温度探测或热敏装置，测温点的布点及埋深应根据具体工程情况设计。在大体积混凝土施工时应每隔2小时测定一次，以后每6小时测定一次，并应同时测定环境温度。

（五）工序衔接

运输、浇筑、振捣要衔接好，间歇时间要短。要按随浇筑、随振捣、随覆盖保湿的原则连续作业。

（六）及时调整

在浇注过程中如发现混凝土的和易性、坍落度、出机温度等不符合要求时应在拌合站及时处理，不合格品不得出厂。运至现场的混凝土入模前应进行入模温度测试和和易性试验，不符合要求的应交试验人员处理。

六.机制砂高性能混凝土的养护工艺

高性能混凝土养护期间混凝土内部温度与表面温度之差应不大于25℃。环境温度与混凝土表面温度之差应不大于25℃，如大于25℃应及时对混凝土采取有效的保温措施。

结束语：

综上所述，机制砂在高速公路工程施工过程中的应用有利于公路的质量保证。机制砂具有高性能耐久性的特性。它在高速公路工程中应用相对比较广泛。为我国的交通运输业的发展提供了有利的条件。

参考文献：

[1]何继川.机制砂在高速公路工程中的应用[J].江西建材，2014,(1).

[2]刘柏生.机制砂在沈海复线高速公路莆田段施工中的应用[J].福建交通科技，2013,(6).

[3]刘义峰，李俊杰.机制砂高性能混凝土在高速公路工程中的应用研究[J].国防交通工程与技术，2013,(06).