广东鸿业管桩有限公司 广东佛山
摘要：管桩混凝土是我国近年来引进并开发的一种预应力高强混凝土制品，已广泛应用于海港、河道及桥梁工程等的桩基础，有较大的市场前景。其混凝土强度为C80，在北方寒冷地区要求其抗冻等级达到F350，这就使得对配制管桩混凝土所用原材料的质量要求较高，而优质天然河砂缺乏，市场价格高居不下，质量可控性差，导致管桩生产成本不断上涨，管桩混凝土质量控制难度增加。如何解决天然砂匮乏这一难题，已迫在眉睫。
关键词：人工砂；管桩混凝土；应用
1人工砂及其石粉的特点
1.1人工砂的特点
人工砂基本为中粗砂，细度模数在2.6-3.6之间,颗粒级配稳定,含有一定量的石粉。从其外表上看，人工砂与天然砂明显不同：天然砂外表基本呈黄色，而人工砂多数呈灰白色或黑色；天然砂粒型呈圆形，而人工砂粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙、棱角尖锐。各地区的人工砂因矿产原料、加工方法、加工设备等不同，其颗粒形状、粒级分布、石粉含量等会有不小的差别，但人工砂是可对其进行调整和改进的，天然砂则不能。利用天然砂与人工砂的外形特点，两者混合使用，在形态效应作用下，既能保持混凝土及砂浆原有的流变性能，又能增加骨料和水泥浆之间的粘结力。人工砂在性能上主要有以下几个特征：（1）人工砂基本为中粗砂，在拌制混凝土或砂浆时，其砂率一般要比天然砂增大3%-5%，采用人工砂拌制的混凝土或砂浆粘聚性较差，易产生泌水，但可以通过石粉含量的改变得到有效改善。（2）由于加工所造成人工砂针片状含量较多，颗粒内部会产生许多微裂纹，空隙率也比自然砂增大。新拌混凝土或砂浆在保持坍落度或稠度基本相同的情况下，其用水量会比一般自然砂增多，但一般情况下，28d强度并不降低甚至有所提高。（3）人工砂与被加工母材材质相同，其矿物组成、化学成分、热学性能与碎石保持一致。（4）人工砂其粒形、级配可以进行调整，而且粗细级配容易得到控制。
2人工砂混凝土的性能
2.1人工砂混凝土的工作性能
机制砂混凝土的和易性、可塑性、可施工性等性能均可理解为工作性能，这几种性能相互关联，能多方面反映新拌混凝土的特性。其中，和易性是混凝土工作性能中很重要的特性，其既能反映浇筑混凝土的难易程度，也能体现混凝土中各种材料的适应度，从而判断是否会产生离析现象。经分析，主要有如下几个方面的原因：（1）机制砂的特性就是表面粗糙，有细微孔洞，这些孔洞会使砂砾比表面积增大，能更多地吸附游离水。（2）机制砂的级配较差，细度模数会出现偏高或偏低的情况，要在使用过程中加大水泥用量，才能在强度合格的情况下，提高混凝土的和易性，同时也要加大用水量，以保证混凝土的水灰比不变。机制砂的细度模数为2.8-3.2时为最佳状态。（3）机制砂中含有石粉，当石粉含量过低（＜5%）时，混凝土的和易性、沁水性较差，当石粉含量控制在6%-9%时，不会对混凝土的强度有所影响，和易性较好。所以机制砂混凝土的工作性能受机制砂的级配情况、细度模数、石粉含量等因素影响。在施工中，要根据机制砂的特性进行混凝土配合比设计，使人工砂混凝土的工作性能满足现场需求。
2.2人工砂混凝土的力学性能
混凝土的力学性能有抗压、抗弯、抗折、弹模、徐变等。其中抗压强度、弹性模量是很重要的两个指标。在配制混凝土时，发现天然砂的粒径大部分在0.3mm以下，细度模数偏低，仅为1.5左右；而机制砂中仅有10%左右的粒径在0.3mm以下，细度模数偏高。当完全用细度模数偏低的天然砂配制混凝土时，会导致混凝土收缩过大，出现开裂现象。所以，结合天然砂和机制砂颗粒级配不同的特点，将两种砂进行复合搭配，经多次试验得出，采用45%的天然砂和55%的机制砂混合使用，混凝土的各项力学性能都很好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，机制砂是通过机器加工而成的，母岩强度较高；其次，其含有一定量的石粉，在石粉含量控制较好的情况下，能改善工作性能，但石粉含量过高时，不仅影响混凝土的和易性，还会降低混凝土的强度及弹性模量，影响混凝土的力学性能。所以，天然砂和机制砂掺配而成的人工砂能使混凝土有较好的力学性能。
2.3人工砂混凝土的耐久性能
混凝土的耐久性能主要体现在抗冻性、抗侵蚀性、抗光热性等方面。通过试验发现，使用了由机制砂与天然砂掺配而成的混合人工砂的混凝土具有较好的耐久性，主要体现在抗渗性及抗侵蚀性。机制砂中含有一定量的石粉，石粉是母材加工后在砂中残留的细微颗粒，在混凝土中具有很好的填充效果，能够增加骨料的界面，使其更易与水泥黏结，提高混凝土的密实性；而且能够与C3S发生水化反应，并与C3A、C4AF反应产生结晶水化物，改善混凝土内的孔隙结构，提高抗渗性；同时阻断了混凝土内液体流动的渠道，外部的化学物质及有害液体也无法渗入内部，提高了抗侵蚀性。所以有效控制机制砂中的石粉含量，能够提高人工砂混凝土的耐久性能。
3人工砂砼施工过程控制要点
首先用于泵送的人工砂混凝土坍落度经时损失不宜大于30mm/h，经时损失过大，对砼流动性、粘聚性和保水性影响明显，不利于砼振捣，并容易出现蜂窝、麻面等质量缺陷。第二，人工砂混凝土运输、输送、浇筑过程中严禁掺水，搅拌时间应在天然砂砼搅拌时间的基础上适当延长，且应每班检查，卸料前应高速反向旋转不少于30s；混凝土运输至浇筑现场时，不得出现离析和分层现象。第三，控制混凝涂拌合物入模温度，不应超过35℃，现场温度高于35℃时，对金属模板进行浇水降温，并不得留有积水.大体积砼，采取必要的措施，混凝土温差控制在设计要求范围，无要求时应符合国标《大体积混凝土施工规范》GB50496规定；具体可以采取预埋冷却管、砼施工时掺加冰块等措施，降低水泥在凝结时水热化减少砼温差引起的裂缝。第四，采用人工砂或者混合砂（人工砂与河砂掺合）设计混凝土配比，在室内标准试验环境中，砼抗压强度及耐久性指标均能满足设计及规范要求。实际施工过程中加强对人工砂级配、石粉含量及吸水率、外加剂抽检，两者对砼的性能影响较大，特别是和易性影响非常明显。到达现场砼卸料检查坍落度及和易性，一旦出现离析及分层现象坚决退货。第五，大体积砼施工前应测定砼初凝时间，砼浇筑连续，振捣密实。控制砼温差要有温控措施，降低水泥水热化，减少砼裂缝。第六，施工过程中各种因素导致坍落度损失较大，不能满足施工要求时，严禁浇筑过程中往混凝土加水，可事先由试验室确定减水剂加入量，在运输车罐内加入适量与原配合比相同成分的减水剂，经过罐车充分搅拌后再浇筑混凝土。
结束语：随着基本建设的日益发展,在我国不少地区已出现天然砂供求紧张的现象。而与此同时，人工砂以其丰富的尾矿资源，低廉的价格，深得各建设和施工单位的喜爱。由于人工砂的应用渐成趋势，人工砂的制造机械、设备也达到了一定的水平，国内有一批新崛起的人工砂制造设备也进入了较先进的行列。所以，人工砂的合理使用就突显其重要性，需要我们各类工程技术人员更深层次的研究和试验。
参考文献：
[1]杨岳霖,张浩,谭宇昂,袁海峰.石粉含量对人工砂混凝土性能的影响[J].住宅与房地产,2018(21):143-147.
[2]张锦城.机制砂(人工砂)在混凝土的应用[J].广东建材,2018,34(06):17-18.
[3]赵恬悦,彭艳周,朱海琦,王川,田丰新.人工砂中石粉含量对水工混凝土耐久性影响[J].中国科技信息,2018(09):71-74.
[4]黄希华.人工砂与河砂混凝土抗裂性能定量分析[J].四川水泥,2018(01):289.
[5]黄敏琦.人工砂混凝土施工探析[J].四川水泥,2017(11):347.
论文作者:邓任华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/8/26
标签：混凝土论文; 性能论文; 机制论文; 和易论文; 含量论文; 模数论文; 细度论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;