摘要：传统混凝土制作中的天然砂存在环境污染严重、混凝土性能较差等问题，技术人员研发出一种机制砂，用于替代天然砂。基于此，本文将机制砂作为研究对象，对机制砂的制备进行分析，并通过试验的方式，对机制砂在混凝土中的有效应用进行分析，施工单位可以将50%以内的天然砂用机制砂替代，从而有效提升混凝土的工作性能、强度及抗渗性，优化混凝土的制作工艺，降低我国建筑行业的能耗，实现环境友好型社会的构建。
关键词：天然砂；机制砂；混凝土
1 前言
就目前的混凝土制作工艺而言，天然砂不仅存在资源少、价格高等问题，还存在破坏环境及质量低下等问题。为了解决混凝土制作过程中存在的上述问题，行业人员提出了通过机制砂代替天然砂的方法，机制砂不会受到外界因素的影响，可以有效提升混凝土的制作质量及经济性，值得推广应用。但是在实际的机制砂混凝土应用过程中，混凝土的配合比是施工单位关注的重点问题，具体的配合比数值会对机制砂的优势发挥产生影响。
2 机制砂制备
机制砂主要是通过制砂机进行破碎及筛分完成制作，制作而成的机制砂具有更为粗糙尖锐的颗粒形状，具备较多的棱角，内部微裂纹相对较多，具备石粉含量高以及比表面积大的优势，在混凝土中有较为广泛的应用。相关施工单位在进行机制砂制备过程中，需要严格遵循“因地制宜”原则，根据当地的混凝土技术规程要求，选择合适的制备工艺进行机制砂的制备。以我国贵州省地区为例，该地区的施工单位根据DB 24/016-2010这一地方标准，通过振动给料加工方式，将石料通过振动料机传输到颚式破碎机中进行粗破；再通过胶带输送机传输到制砂机中进行二次破碎；最后传输到4.75mm以下的振动筛中筛分，从而获得满足施工标准的机制砂颗粒。需要注意的是，如果混凝土对于机制砂的粉尘含量有更高的要求，相关人员需要在机制砂制备过程中应用分离机以及除尘设备，合理控制机制砂的粉尘含量。
3机制砂在混凝土中的应用分析
3.1 机制砂在混凝土中的应用
为了明确机制砂在混凝土中的应用优势，技术人员可以将不同比例的机制砂替代天然砂，进行混凝土的制作，并对制作的混凝土质量与性能进行分析，从而找出最佳的机制砂混凝土配合比。基于此，本文将建筑施工领域与普通混凝土相关的标准法规作为基础，对机制砂混凝土的配合比进行试验分析，明确机制砂在混凝土中的具体应用。
（1）试验材料
试验应用的水泥为P•O 42.5水泥，其比表面积为3380（cm2/g）；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；外加剂为PC型外加剂；石子为自产4.75-31.5mm连续级配碎石；机制砂为自加工生产机制砂，其细度模数为2.80，级别为Ⅱ类砂，机制砂中的石粉含量是2.0%、泥块含量是0.0%。
（2）试验流程
严格按照国家标准的设计规程，开展混凝土配合比的试验，将C30泵混凝土作为研究对象，通过多次试配明确机制砂在混凝土制作中的最大掺量，确保混凝土的各项性能达到最优[2]，各项性能的最优标准为：混凝土的和易性满足泵送要求；混凝土的强度满足设计要求；混凝土的坍损在标准范围内。在试验过程中，试验人员分别按照水灰比为0.38、0.41、0.44的比例，将机制砂代替天然砂，进行混凝土的制作，并对制作的混凝土进行性能检测，包括混凝土的塌落度及抗压强度这两种，找出性能最优异的配合比，本次试验制作的混凝土用于隧道工程，最终的最佳配合比根据隧道工程对混凝土各项性能的要求决定。
具体的配合比如下：0.38的水灰比中，水为163kg/m3、水泥为343kg/m3、粉煤灰为86kg/m3、机制砂为420kg/m3、天然砂为420kg/m3、 碎石为948kg/m3；0.41的水灰比中，水为163kg/m3、水泥为320kg/m3、粉煤灰为80kg/m3、机制砂为427kg/m3、天然砂为427kg/m3、碎石为963kg/m3；0.44的水灰比中，水为163kg/m3、水泥为296kg/m3、粉煤灰为74kg/m3、机制砂为434kg/m3、天然砂为434kg/m3、碎石为979kg/m3。
（3）试验结果
0.38的水灰比中，混凝土中容重为2370kg/m3、坍落度为170mm、7天抗压强度为34.1MPa、28天抗压强度为43.1MPa；0.41的水灰比中，混凝土中容重为2370kg/m3、坍落度为180mm、7天抗压强度为29.7MPa、28天抗压强度为39.3MPa；0.44的水灰比中，混凝土中容重为2360kg/m3、坍落度为190mm、7天抗压强度为26MPa、28天抗压强度为34.7MPa。根据隧道工程的实际状况，适用的水灰比为0.41。为了进一步明确该水灰比制作的混凝土的性能，试验人员对其进行多次测试，具体的测试结果如表1所示：
表1 0.41水灰比混凝土性能测试统计表
3.2 机制砂的对比分析
通过上述试验可知，和天然砂相比，机制砂在混凝土中的应用具有显著的优势，可以显著提升混凝土的性能，还可以降低混凝土制作的成本，提升工程经济效益。具体而言，机制砂的优势主要体现在以下几方面：
第一，工作性能优势，机制砂中含有较多的石粉，将其用于混凝土中，可以有效改善混凝土的和易性，从而提升混凝土的保水性以及粘聚性，有助于混凝土的振捣及凝结。特别是在水泥应用标准调整之后，机制砂混凝土妥善解决了强度过大影响工作性能这一问题，使混凝土具备工作性能符合相关标准要求。与此同时，机制砂混凝土因为具备石粉含量，可以有效降低混凝土拌合过程中的水化热及含气量，还可以延长混凝土的初凝时间和终凝时间，有助于混凝土质量的提升。
第二，混凝土强度优势，机制砂的制作原料为石灰石，所以机制砂中含有大量的碳酸钙，具备肤质坚硬及表面能高等优势，可以有效提升混凝土的粘结性。与此同时，机制砂中的石粉可以有效填充混凝土的孔隙，使混凝土中的浆-集料界面结构更为优异，优化混凝土的晶相；石粉还会和水泥产生反应生产水化碳铝酸钙，避免钙矾石转变为水化硫铝酸钙，从而增强混凝土的强度。
第三，混凝土抗渗性优势，机制砂中独有的石粉不仅可以填充混凝土的内部孔隙，提升混凝土孔结构的密实性，使水泥石和骨料界面有更为紧密的粘结，提升混凝土的抗渗性，还可以促进C3S的水化，和混凝土中的C3A以及C4AF产生反应，从而生成结晶水化物，这种结晶水化物会优化孔隙结构，从而提升混凝土的抗渗性能。
4 结论
综上所述，机制砂可以有效替代天然砂用于混凝土中，需要受到建筑行业的重视。通过本文的分析可知，施工单位需要严格按照工程要求，在遵循混凝土制作技术规程的基础上，明确机制砂混凝土的配合比，从而提升混凝土的各项性能，实现混凝土结构的优化，提升混凝土的应用质量，促进我国建筑行业的健康可持续发展。希望本文的分析可以为相关研究提供理论参考。
参考文献
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作者简介：高建新，男，1991年3月，专科，助理工程师，联系方式 18714447877
论文作者:高建新
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：混凝土论文; 机制论文; 水灰比论文; 性能论文; 抗压强度论文; 水泥论文; 优势论文; 《基层建设》2019年第4期论文;