摘要：人工砂是经过制砂设备制成的岩石颗粒，粒径的大小一般在5mm以下，其中没有风化岩颗粒，不但可以让质量进行控制，同时坚硬、稳定，经过实践证明，可以适用于北方水运工程混凝土施工中，可以满足物理力学的各项性能指标，具有很强的抗冻融性、耐久性，可以在主体工程中发挥出实际的作用。由于天然砂在质量上满足不了施工的要求，采用人工砂就能将天然砂有所替代，不仅让资源的紧缺问题得到缓解，同时施工质量也有所保障，施工成本大大降低。
关键词：人工砂；水运工程；混凝土；应用
引言
目前，各种建筑工程施工过程中采用人工砂已经很广泛，人工砂在试验和使用的标准上已经很稳定。我国采用人工砂是从20世纪60年代开始，人工砂主要的是应用在铁路、公路、冶金等行业的工程中，同时从挡护工程发展到水利、隧道以及桥梁等施工中。虽然发展迅速，但是在实际的应用过程中还存在很多问题，其中在技术的规范上没有统一的标准，导致试验材料很落后，我国的建筑行业针对天然砂在依赖性上很高，在很多的结构建设中人工砂还有限制性，主要是耐久性方面，就需要北方水运工程进行主体结构混凝土的应用，还没有具体的案例。现阶段，伴随着天然气的资源紧缺，在质量上无法进行控制，为此，就需要使用人工砂来代替天然砂是必然的。
1人工砂的特点
第一，人工砂在质量上可以实现可控。因为人工砂的选择性非常大，主要是应用于比较大规模的工厂以及化工生产企业，生产工艺以及生产设备进行调整，人工砂就能满足各种需求和要求。与此同时，人工砂在级别、石粉含量上都可以达到一定的范围中。第二，人工砂和母岩的化学成分是一致的，不仅界面干净粗糙，同时在对混凝土的力学方面可以满足。第三，人工砂中石粉的含量，主要的目的就是起到填充的效应，让混凝土的密实度大大增加，同时还能让混凝土的力学性能和耐久性能得到改善，和天然砂存在本质的不同。第四，在我国缺少河沙的地区，使用人工砂可以达到经济性。
2混凝土冻害损伤机理
目前，水运工程一般都是在海水以及淡水中，是处在水位变化区的混凝土，很容易出现冻融的破坏，水运工程混凝土构件的抗冻性能是环境的条件所决定的。
针对混凝土的受冻机理采取研究，造成混凝土出现冻融破坏的主要原因就是浸水环境以及外界的气温正负变化。如果混凝土受冻，此时就会导致混凝土的内部结构渗透力和膨胀力出现损伤，反复地经过冻融，其中损伤就会日益月累，出现了互相连通的裂缝，就会造成了混凝土的强度大幅降低，发挥不了实际的作用。
3对比人工砂、混合砂和天然砂混凝土各项性能
针对大流动性混凝土以及流动性混凝土和实际配比，将分析天然砂、粗颗粒人工砂以及偏细的天然砂，下面是各项性能试验的对比结果，见下表1。
3.1混凝土强度的试验
分别以 3 种砂作为细骨料按表 1 配合比进行混凝土立方体抗压强度试验 (图1) 。
从上图1可以得出，和其他的两种砂混凝土进行对比，混合砂混凝土在实际的强度上明显高。结合材料的实际情况进行分析，需要将人工砂以及天然砂进行混合，才能做到互相的补充，让级配效果发挥作用，此次试验采用的人工砂细度是3.3，石粉的含量是3.0%，如果采用混凝土就会导致泌水，试验的结果强度就会很低。为此，就需要选择人工砂，人工砂混凝土强度就会高出天然砂混凝土。
3.2对比混凝土抗冻融性能
从上图1-3可以分析出，在大流动性混凝土、流动性混凝土抗冻融性进行分析，混合砂的效果最明显，从上图4可以分析出，在冻融质量的损失率上人工混凝土的质量很低，综合的效果最好。
4混凝土抗冻性能的措施
4.1混凝土原材料
混凝土要有抗冻性，此时就需要使用普通硅酸盐水泥，不能使用火山灰质硅酸盐水泥。
4.2混凝土配合比
针对混凝土的水灰配比，第一就是混凝土的结构密实度受到影响，其中硬化之后透水性很低，冻融的破坏力度降低；第二，出现的空隙以及凝胶孔，为此，细孔的含量很少，此时冻融的破坏力度就会降低。
4.3减水剂
采用减水剂的目的就是水泥用量使用中，使用很少的水就能实现密实度，让水灰比大大降低，将混凝土的密实度以及强度大大提高，同时增强了混凝土抗冻融鞥能力，让混凝土的抗冻耐久性大大提高。
4.4搅拌和振捣
针对混凝土材料，要做到充分的搅拌，目的是让混凝土的均质性有所增加，但是如果太长时间就会导致混凝土的质量有所下降，此时就会出现气泡等问题。混凝土在抗冻有要求方面高，就需要加入一些引气剂，目的就是让搅拌的过程让增加效果，引气的总体都是搅拌的速度、搅拌机的类型所决定的，进行搅拌的前期，混凝土含气量就会增大，随着搅拌的时间，含气量就会减少。
4.5混凝土养护工作
混凝土的养护工作要确保湿润的状态，此时混凝土的收缩变相就会小，在夏季，水分蒸发太快，要使用塑料膜进行覆盖；如果天气处于寒冷，就需要加入无纺布进行遮盖。
5工程应用
在2011年5月到11月期间，在预制栅栏板及现浇胸墙混凝土中采用人工砂以及混合砂。第一，主要是应用于栅栏板中。其中混凝土细骨料是使用的人工砂，进行施工实践，混凝土在密实度上很好，同时栅栏板表面非常光滑、平整，混凝土中的气泡很少，具有很强的耐久性。第二，在实际的工程中，大连湾装备制造业技术研发基地工程就是采用的混合砂。混凝土在抗冻性上很好，还满足了施工的各项要求。
结语
综上所述，本文针对在水运施工中采用人工砂将天然砂代替的实验可以得出，人工砂以及混合砂混凝土在抗冻上、力学性能等各个方面上效果非常好，同时还有耐久性，北方水运工程混凝土的各项要求可以得到满足。另外，在进行水运工程主体结构中采用人工砂以及混合砂混凝土可以发挥出更大的作用，同时效果非常好，经济性强。
参考文献
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［3］段瑞斌，石从黎．全机制砂预拌混凝土的研究［J］商品混凝土，2010(4):42．
论文作者:徐逊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/17
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