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摘要：随着我国经济不断的发展，交通公路建设也在如火如荼的高速发展当中。路桥施工中，级配砂是必不可少的建筑材料。实际施工中，天然河砂、机制砂被广泛的应用到路桥施工的诸多工艺中。如吹填、砂垫层、袋装沙井、砂桩、水泥混凝土拌制、沥青混凝土拌制等等。不同的工艺上需要使用的砂的要求不尽相同。级配砂使用不当，会直接影响实体工程的质量。为了保障建设高品质道路、桥梁工程，级配砂应用技术还需要不断完善和深入研究。本文将对路桥施工各种工艺对级配砂的要求进行简要介绍，并对级配不良砂改良使用方法进行探讨，力求找出好的解决办法，以供广大路桥技术工作者在实际工作中参考。
关键词：路桥施工；级配砂应用
级配砂作为一种透水性建筑材料，被广泛应用于路桥施工的吹填、回填、构造物垫层、软基处理砂垫层、软基处理砂桩、软基处理袋装沙井、水泥混凝土拌制、沥青混凝土拌制等工艺中。是路桥施工中必不可少的主要建筑材料。不同工艺对砂的要求不尽相同，使用不当，将直接影响工程实体的质量。因此在实践中，很有必要对各种工艺用砂特性和要求进行研究和探讨，并找出级配不良的砂在施工使用过程中的改良方法。让不同规格的级配砂，更好的为工程建设服务。
1.砂的质量通用要求
1．1砂的粗细划分和颗粒级配要求
砂的粗细程度按细度模数μf分为粗、中、细、特细四级，其范围应符合下列规定：
对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂，其含泥量不应大于3%。
含泥量：砂、石中公称粒径小于80μm颗粒的含量。
经验证明，不同含泥量对混凝土的和易性有一定的影响。对低等级混凝土的影响比对高等级的混凝土小，尤其对低等级塑性贫混凝土，含一定的泥后，可以改善混凝土的和易性，因此含泥量可以酌情放宽，放宽量应视水泥等级和水泥用量而定。
砂的泥块含量：砂中公称粒径大于1.25mm，经水洗、手捏变成小于630μm的颗粒的含量。
泥块含量对混凝土的抗压、抗渗、抗冻及收缩均有不同程度的影响，尤其是包裹型泥尤为严重。
对C60及以上混凝土的泥块量限值应特别严格控制。
对C10及以下混凝土用砂，适量的非包裹型泥或胶泥，经加水搅拌粉碎后可以改善混凝土的和易性，事件中可以酌情放宽含泥量的要求。
人工砂石粉含量：人工砂中公称粒径小于80μm，且其矿物组成和化学成分与被加工母岩相同的颗粒含量。
人工砂中的石粉绝大多数是母岩颗粒，与天然砂中的泥不同，它们在混凝土中的作用也有很大的区别，石粉的含量高，一方面使砂的比表面积增大，增加用水量；另一方面又会改善混凝土的和易性。因此不能把石粉视为有害物质。
试验证明；当人工砂中石粉含量在0-30%时，对混凝土强度性能影响很小，对中、低强度等级的混凝土无影响，C50混凝土强度降低也很小。
影响骨料坚固性的因素：岩石的结构和构造、骨料的孔隙率。
混凝土使用条件对坚固性的影响：若使用坚固性不合格的骨料配制混凝土，除非骨料完全嵌入水泥浆中，否则因受冰冻影响，产生膨胀会引起周围砂浆的开裂，使混凝土耐久性受到影响。一般来说，我国的砂坚固性绝大多数能满足要求。如同一产源的砂，在类似的气候条件下，使用已有可靠的经验时，可以不做坚固性检验
人工砂的总压碎指标应小于30%。人工砂的总压碎指标是检验其坚固性及耐久性的一项指标。经试验证明，中、低等级不受压碎指标的影响，人工砂的压碎指标对高等级的混凝土抗冻性无显著影响，但导致耐磨性下降，因此压碎指标应小于30%。
当砂中含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质时，其含量应符合表1.2.2的规定。
有机物含量（比色法试验）颜色不应深于标准色
有害物质：有机杂质（腐烂的动植物的产物）、轻物质（煤、贝壳、木块、树叶）、云母、硫化物及硫酸盐等。
云母对混凝土的影响；
–云母对混凝土和易性的影响：云母含量越大和易性越差。
–云母对混凝土强度的影响；云母含量越大混凝土的强度、抗渗性、抗冻性越差。
2.吹填砂的材料性能要求
吹填是指在治理河道或其他水道的时候，用挖土机械或挖泥船在水底挖泥后，利用泥浆泵，通过压力输送管道，运至陆地，经过自然沉积和过滤，形成沉积物的过程。那么吹填砂就是利用吹填技术得到的沉积土砂，多直接现场利用加固河堤或用于基础场地平整，吹填砂的含泥量、含水率、空隙率比普通砂大，且强度、承载力、沉降速度比普通砂小，所以一般不能用于建筑结构材料。而采用吹填砂加固河堤或场地平整的，要经过长时间沉降，并经加固处理才能使用。
3.构造物回填砂的要求
结构物回填砂最重要的性能指标是透水性，影响砂透水性能的因素是泥块含量。因此要首选含泥量少，粉料少的粗砂进行回填。砂中不得含有草根、泥团、有机物等影响透水性的杂质。
4.结构物基础砂垫层用砂要求
路桥工程中的结构物基础砂垫层，一般应用于基底富含水，无法通过夯实达到基底承载力要求，通过换填砂或碎石垫层改善基底承载力；或基底受力不均匀，需要通过砂垫层调整基底均匀受力，防止结构物发生不均匀沉降。因此，基础砂垫层对砂的要求是洁净、均匀，容易密实，对级配没有特别严格的要求。
5.软基处理砂垫层、砂桩、袋装沙井用砂的级配要求
砂垫层：砂垫层采用洁净的中粗砂，渗透系数不小于5x10-3cm/s，含泥量不应大于5%，细度模数不小于2.7。
袋装砂井的编织袋采用聚丙烯编织布，渗透系数应不小于1x10-2cm/s，容许抗拉强度不小于40kN/m，有效孔径<0.08mm。砂井采用的砂砂选用干净中、粗砂，含泥量小于3%，渗透系数大于5*10-3CM/S，灌砂率均达到95%以上，保持沙袋顺直畅通，每一砂袋充填密实，袋口扎紧。
6.水泥混凝土拌制用砂的级配要求
所有水泥混凝土拌制用砂，原则上都应符合通用砂质量的通用要求。特别是含泥量，除了C10等级以下水泥混凝土不做硬性要求外，其余水泥混凝土拌制用砂的含泥量应该严格控制。下面着重讨论级配不良的砂，对水泥混凝土拌制具体危害。
级配不合格的砂，在现实施工中经常遇见。颗粒不合格，一般分为颗粒过粗和颗粒过细两种情况。实践中，颗粒过细的砂很容易被发现而禁止使用。而颗粒过粗，特别是达到中粗砂的细度模数，却达不到颗粒级配要求的情况，越来越多。实践表明，水泥用量保证的情况下，砂砂的颗粒过粗不良级配对于水泥混凝土的终凝强度影响不太大，但对于水泥混凝土的工作性能（保水性、流动性、粘聚性）影响却很大。
7.砂的颗粒过粗级配不合格的砂用于水泥混凝土拌制对路桥施工的危害主要如下：
7.1保水性能下降。因为缺乏细料，无法锁住水泥混凝土里面的水分，容易造成水泥混凝土泌水、离析。在泵送过程中、桩基础水下灌注过程中极易造成堵管，酿成断桩事故。
7.2因为泌水，浆石离析，造成结构物局部蜂窝、麻面、严重影响外观质量，甚至降低实体整体强度。
8.砂砂的颗粒过粗级配不合格的砂，在水泥混凝土拌制中的改良方法：
8.1增加水泥用量。
因为水泥是粉末状细料，增加细料，自然会对水泥混凝土的工作性能提高有所帮助。但增加水泥用量，势必会增加成本，而且对于高标号水泥混凝土而言，水泥用量已经接近上限，如果为改善水泥混凝土的工作性能额外增加水泥用量，会造成发热过大，结构物开裂等负面后果。
8.2添加粉煤灰。
粉煤灰作为一种细料添加到水泥混凝土内，不会增加强度，但能有效改善水泥混凝土的和易性，对于砂颗粒级配偏粗，细料不足的情况，尤为合适。不过近些年，高速公路水泥混凝土禁止添加粉煤灰成为趋势，制约了粉煤灰的使用。
8.3调整砂率。
调整砂率不能有根本解决颗粒级配偏粗的问题，但能一定程度降低砂级配不合格的不良影响。
9.砂率调整对混凝土性能的影响
目前的混凝土原材料的市场上，近几年骨料的材料变化很大，河沙趋向更粗，而且机制砂所占的比例越来越高，这就直接影响了混凝土的配合比例，就这个问题，我们施工中进行了深入的研究：骨料的改变势必影响混凝土的和易性及坍落度损失情况，下面我们来分析骨料对于混凝土的影响。
9．1基本概念
9.1.1砂率：SP= 砂的用量S/（砂的用量S＋石子用量G）×100%（质量比）
砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。
9.1.2和易性概念：和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，它与施工工艺密切相关，通常，包括有流动性、保水性和粘聚性三方面的含义。
9.1.3保水性是指在新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中，不致产生严重泌水现象的性能。
9.1.4流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。
粘聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的粘聚力，在施工过程中，不致发生分层和离析现象的性能。
新拌混凝土的和易性是流动性、粘聚性和保水性的综合体现，新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性之间既互相联系，又常存在矛盾。因此，在一定施工工艺的条件下，新拌混凝土的和易性是以上三方面性质的矛盾统一。
确定砂率的原则是：在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。
9.2砂率对水泥混凝土和易性的显著影响。
9.2.1对流动性的影响。在水泥用量和水灰比一定的条件下，由于砂子与水泥浆组成的砂浆在粗骨料间起到润滑和辊珠作用，可以减小粗骨料间的摩擦力，所以在一定范围内，随砂率增大，混凝土流动性增大。另一方面，由于砂子的比表面积比粗骨料大，随着砂率增加，粗细骨料的总表积增大，在水泥浆用量一定的条件下，骨料表面包裹的浆量减薄，润滑作用下降，使混凝土流动性降低。所以砂率超过一定范围，流动性随砂率增加而下降
9.2.2对粘聚性和保水性的影响。砂率减小，混凝土的粘聚性和保水性均下降，易产生泌水、离析和流浆现象。砂率增大，粘聚性和保水性增加。但砂率过大，当水泥浆不足以包裹骨料表面时，则粘聚性反而下降。
9.2.3合理砂率的确定。合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量，能在石子间形成一定厚度的砂浆层，以减少粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土流动性达最大值。或者在保持流动性不变的情况下，使水泥浆用量达最小值。
因此，拌制水泥混凝土时，过粗的砂子适当扩大砂率，过细的砂子适当降低砂率，可以一定程度改善水泥混凝土的工作性能。
结语
随着时代的高速发展我国的桥梁道路建设也越建越快，同时开工的项目也越来越越多，施工中使用砂的情况越来越复杂多样，这对使用级配砂技术提出了更高的要求，如何能加快施工、保障高质量、如何节省资金、如何才能更方便施工是相关技术人员目前所普遍关心的问题。我们广大技术人员应该积极开动脑筋，对目前的技术缺点积极总结、改进，同时要敢于创新敢于发展引进新技术，齐心协力为交通建设事业做贡献。同时也希望广大施工人员要认真负责，完全按照施工规范施工，努力建设高质量工程。
参考文献
[1]JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》
[2]仇影，丁蓓，郑春扬，姜海东，郭兆来，砂率对C30-C50混凝土强度及工作性能的影响【J】。硅酸盐通报：2016，35（10）：3486-3491
[3]王桂英，郝丽红。级配砂石施工技术应用【J】。城市建设理论研究：电子版，2014（8）【4】赵景生，田向梅。级配不合理砂在混凝土中的应用【J】。山西建筑，2009（10）：第35卷，第30期
论文作者:吕若昕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/2
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