中铁十二局集团第一工程有限公司 陕西西安 710038
摘要：我国基础设施建设的高速发展，给建筑材料的开采和供应带来了极大的压力，作为混凝土理想细集料的天然砂变得越来越紧缺，合理利用机制砂资源，减少对天然砂的依赖既可实现较为显著的经济效益，又可保护环境。
关键词：机制砂；质量控制；混凝土；力学性能；分析；
通过分析不同配合比下机制砂混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能，提出改善措施。机制砂混凝土的坍落度损失较大，粉煤灰对其有明显改善作用；机制砂级配不良时，抗压强度不能满足使用要求，需掺配河砂调整级配。提出机制砂质量不稳定是机制砂在高性能混凝土中应用受到制约的主要原因，并提出推广机制砂在高性能混凝土中应用的建议。
一、配制高墩用机制砂混凝土配合比设计
1.粗集料、细集料、水泥、外加剂、水、掺和料等原材料技术要求同桥梁下部结构用机制砂混凝土混凝土配合比设计中材料要求。
2.混凝土配合比，采用以上材料进行配合比设计，经试验确定，混凝土配合比各原材料用量如表1所示。
表1 配制高墩用机制砂混凝土配合比kg·m－3
4.外加剂，外加剂应符合《混凝土外加剂》、JG/T223—2007《聚羧酸系高性能减水剂》和JTG T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》规定。外加剂用于机制砂高强混凝土，尚应符合GB50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》的规定。本项目采用山西黄河新型HJSX－A聚羧酸高性能减水剂。
5.水.项目部饮用水。
6.机制砂高强混凝土配制，机制砂高性能混凝土和天然砂混凝土有以下几点区别，机制砂混凝土一般细度模数要大于天然河沙，且机制砂内含有石粉量较多，颗粒棱角较多，混凝土流动性差，级配比天然砂较差，在配合比设计中一般采用较高砂率保证混凝土流动性，且能改善机制砂混凝土包裹性、黏聚性差的问题。但由于机制砂中石粉含量较多，对混凝土中胶结材料的胶结性能有明显的降低作用，导致混凝土耐久性降低，试验时采用水泥用量为485kg/m3，坍落度设计为160～200mm，对不同砂率进行试验。随着混凝土中砂率的增加，坍落度变小，在砂率为43%时出现了比较理想的坍落度，且和易性良好，强度也满足要求。分析可得随着混凝土中砂率的增加，砂中带入混凝土的石粉量也增加，使混凝土需水量增加，导致坍落度下降，且和易性不良。而砂率较小时会出现漏浆及流动性差等问题，实验选用混凝土砂率43%为基准配合比。
三、机制砂混凝土施工及现场检测
1.本项目机制砂混凝土采用HZS180型搅拌机搅拌，搅拌时间为120s。并采用电子计量系统计量原材料，严格按照施工配合比要求进行准确称量。混凝土搅拌控制系统即自动计量系统定期联系相关部门进行标定，每班在使用前要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过:水泥、水为±1%，粗细集料±2%，减水剂±0．5%。
2.搅拌混凝土前，试验人员必须实测砂及碎石的含水率，一般情况下，每班组抽测2次含水量，雨天应随时抽测，并按照实测的数据发出混凝土施工配合比通知单，混凝土搅拌站控制室严格按照试验室发出的配比单及配料工艺进行配料。骨料堆场搭设遮雨篷，避免雨水导致骨料堆内外含水差异过大。
3.混凝土振捣完成后，应及时对混凝土暴露面进行覆盖，防止表面水分损失。暴露面混凝土初凝前，应掀起覆盖物，人工抹面至少2遍，使之平整后再次覆盖。混凝土带模养护期间，可采用包裹、浇水喷淋等措施进行保湿养护;拆模后，应对混凝土采浇水喷淋或覆盖充水保湿等措施进行潮湿养护。如表4所示。
4.对于混凝土构件蒸气养护，可分为静停、升温、恒温、降温4个阶段。成型后静停期为4～6h;升温期升温速度应不≤10℃/h;恒温期混凝土内部温度应不≤60℃，恒温期养护时间应通过试验确定，保证满足设计要求;降温期降温速度应不≤10℃/h。混凝土拆模后可能与流动水接触情况下，应在混凝土与流动水接触前养护10d以上，且确保混凝土获得75%以上的设计强度后，再与流动水接触。当负温度天气时，应采取适当的防冻措施。混凝土养护期间应对混凝土的养护过程作详细记录。
5.通过项目墩柱滑模施工、路基附属砼预制块施工和隧道衬砌泵送混凝土施工，机制砂混凝土施工和易性良好，能满足施工要求，且混凝土表面平整，色泽一致，外观质量较好。
四、机制砂的生产及其各项技术指标对混凝土质量的影响
1.机制砂加工设备的组配与加工方案的确定。（1）生产料场的选址利用隧道弃方作为机制砂加工原材料，对母岩种类成分进行鉴定，检验骨料中活性成分的品种和含量，并对岩石力学性能进行检验，单轴抗压强度为160MPa。弃方量能满足本项目机制砂生产的供应，自采加工机制砂每吨节约成本15元，同时加工料场考虑了运输距离的经济性，生产料场的选址符合规划、安全、环保的相关规定。（2）生产控制。母岩均采用中风化、微风化岩体，表层覆盖土、夹层土、风化层清除干净，机制砂的粗碎采用颚式破碎机，细碎采用整形机等设备，机制砂中的石粉采用冲洗的方式进行分离。机制砂生产中对设备进行优化，加强设备维护稳定了机制砂的质量和产量。机制砂在堆放、运输、装卸等过程中也根据规范要求进行了严格要求。
2.机制砂石粉含量对混凝土强度及工作性能的影响。（1）石粉是指机制砂中＜0．075mm的颗粒含量，其材质应与母材相同，石粉不仅能填充混凝土骨料之间的空隙，还在一定程度上提高了混凝土的保水性及黏聚性，改善了混凝土的工作性。石粉的最佳含量与混凝土的等级有关，在低强度等级的混凝土中，由于胶凝材料少，石粉能起到填充及保水作用。在高强混凝土中胶凝材料含量本身掺量较大，石粉含量过大会增加混凝土的黏度，从而影响混凝土各项指标。从试配试验结果看出:随着石粉含量的增加，混凝土的坍落度和泌水率逐渐下降;其中石粉含量为0～3%时混凝土拌合物稍稍离析，当石粉含量＞9%时，混凝土拌合物的黏聚性大大提高。这是由于石粉颗粒表面比较圆滑，具有良好的形态效应与填充效应;适量的石粉掺入混凝土时，表面致密光滑的石粉颗粒分散在水泥颗粒之间，具有分散作用，与此同时，细小的石粉颗粒对水泥水化过程中形成的“絮凝结构”有着解絮作用;石粉颗粒呈球状，表面光滑，在水泥颗粒间可以发挥“滚珠”作用，增加混凝土拌合物的黏聚性，降低混凝土拌合物的泌水率，使得细小颗粒的气体被包裹在浆体中且不易溢出，改善新拌混凝土的工作性能。（2）在新拌混凝土中，石粉含量过大会导致混凝土需水量增加，坍落度减小，同时混凝土的保水性及黏聚性提高，混凝土密实度提高，
3.不同外加剂掺量对高强度混凝土强度及工作性能的影响 。在机制砂高强混凝土配制过程中，考虑到机制砂石粉含量的变化，所用外加剂减水率为20%，采用低减水率、高掺量的方法，避免石粉含量变化是对混凝土强度及工作性影响过大。同时在生产过程中可以根据石粉含量的不同，对外加剂掺量进行调整，有利于控制混凝土质量稳定。
总之，为推广机制砂在高性能混凝土中的应用，需加强对机制砂生产环节的管理、加强机制砂生产工艺和生产设备的研究，对已用机制砂混凝土工程进行跟踪监测，总结，有效指导后续混凝土工程施工。
参考文献：
[1]赵青，浅谈机制砂在高速公路施工混凝土中的应用技术.2017.
[2]王秀英，探讨机制砂在高速公路施工混凝土中的应用技术.2017.
论文作者:孙峰波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/27
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