1、浅谈机制砂混凝土配合比应用技术研究摘要：思遵高速因受施工条件限制，没有天然砂资源，为满足工程建材需要，降低施工成本，保证工程质量，加快工程进度，从就地取材科学施工等方面考虑，我项目进行了机制砂混凝土配合比试验研究。 关键词：机制砂；混凝土；配合比 中图分类号：TU528 文献标识码： A 文章编号： 引言 杭州至瑞丽高速公路贵州境思南至遵义段 SZTJ-6 合同段位于贵州省铜仁地区，工程路线全长 6.4km，本合同段内主要有路基填挖方，互通区一处，桥梁共 7 座，其中特大桥 1 座（1139.5m)、大桥 4 座、中桥 2 座（共 1142 m)，涵洞 19 座，共有 T 梁 460 片。我合
2、同段桥涵构造物数量较多，对混凝土原材需求量大，思遵高速受施工条件限制，无天然砂资源，如果从外地购买，远距离运输会增加工程造价，且原材质量难以控制，影响施工进度及工程质量。因此，就近购买或自行生产机制砂，是比较合理的选择，结合业主单位要求及本合同段自然环境条件，决定自行开采 AK0+000 料场生产机制砂。为掌握机制砂混凝土性能特点，配置出性能良好且经济合理的混凝土，本文对机制砂混凝土配合比进行了专项的试验研究。 原材料性能 2.1 水泥 水泥品种采用普通硅酸盐水泥，其质量应符合通用硅酸盐水泥GB175 要求，水泥强度等级不应低于 P42.5 级，28d 胶砂抗压强度不宜低于 50MPa，水泥碱
3、含量控制在 0.6%以内，氯离子含量不应大于 0.03%，标准稠度在 28%以内。在配置 C40 及 C40 以上强度等级混凝土时，应采用质量稳定，强度富余系数较大的水泥，由于机制砂中小于 0.075mm 的石粉含量较多，因此机制砂需水性远大于河砂需水性，为使混凝土流动性得到满足，就要选用较大的用水量，所以使用的水泥应在等强度，等坍落度条件下单方水泥用量较其他水泥少，可以用较一般水泥大的水灰比配置出同强度等级的混凝土，每立方水泥用量小，可减小水化热，有利于大体积混凝土施工，所以应根据机制砂混凝土的强度等级，施工要求，耐久性等因素综合考虑所选用的水泥品牌，强度等级。 2.2 机制砂 在选定料场之
4、前，应对岩石种类、成分进行鉴定，用于生产机制砂的岩石单轴抗压强度不宜低于 75MPa，AK0+000 料场岩石样品在饱和状态下单轴抗压强度为 96.2MPa。机制砂开采前，应将表层覆土及岩缝夹层土清理干净，风化层及强风化岩石不得用于机制砂生产。机制砂中的含泥量对外加剂掺量和混凝土强度、坍落度及坍落度损失影响较大。为防止机制砂在开采、生产过程中掺入过量的泥土，应对每批砂样进行亚甲蓝检验，检验不合格的机制砂一定不准进场使用。机制砂在生产过程中由于机器破碎的原因会影响其坚固性，机制砂的坚固性可用压碎值表示，压碎值不应大于 30%。机制砂与天然砂最大的差异主要为：天然砂具有较浑圆的颗粒和光滑的表面，有
5、利于混凝土的工作性，机制砂则具有尖锐的颗粒和较多的棱角，粗糙的表面，有利于骨料与水泥的结合，但对混凝土的工作性存在一定影响。机制砂级配范围较宽，在实际生产中应及时调整砂机筛孔，根据混凝土强度等级搭配相适应的细度模数用于生产。不同种类混凝土的工作性及保持其它各项性能良好，根据本合同混凝土施工经验机制砂细度模数宜控制在 3.10-3.30 之间。 2.3 碎石 石灰岩碎石，C15 -C40 混凝土宜选用 5-31.5mm 连续粒级，C50 混凝土宜选用 5-20mm 连续粒级。碎石在生产过程中应严格控制含泥量及泥块含量，特别是在多雨季节，雨水冲刷山体表面，夹带大量泥土包裹母岩，如此时再用装载机直接
6、铲料送入破碎机进料口，则生产出得碎石将含有大量泥土，不可用于混凝土生产，含泥量对机制砂混凝土强度影响甚大，很多拌和站所生产的机制砂混凝土实测强度与配合比实测强度相差过大，大多是碎石含泥量超标造成的。如果碎石和机制砂是在同一料原地生产，还应注意碎石表面所包裹的石粉，用于 C50 混凝土的碎石应进行水洗。碎石在混凝土中起骨架作用，应有较好的坚固性，AK0+000 料场所生产碎石的实测压碎值在 6.7%-8.4%范围内。 2.4 拌合用水 机制砂混凝土拌合用水和养护用水应符合混凝土用水标准（JGJ63）的规定。由于机制砂粉末含量高，会增大混凝土的收缩，容易开裂，因此机制砂混凝土现场浇注成型拆模后，应
7、立即采取洒水养护措施，防止机制砂混凝土结构物在高温曝晒环境中开裂。 2.5 外加剂 聚羧酸系减水剂对机制砂中石粉比较敏感，石粉对其工作性影响较大，用于机制砂混凝土的聚羧酸系减水剂减水率不宜小于 20%，对于 C50及泵送或大坍落度机制砂混凝土宜采用高性能聚羧酸系减水剂，高性能聚羧酸系减水剂应具有保证混凝土 1h 坍落度损失不大于 30mm 的能力。所采用的减水剂与水泥应有良好的适应性，所拌制的机制砂混凝土不应有黄浆、抓地板结、泛黑沫等不良反应。因机制砂空隙率较大，机制砂混凝土中气泡较多，所采用的减水剂中应加入引气成分。因萘系减水剂工作性不如聚羧酸系减水剂，且掺量大，现场施工应用不方便，计量不精
8、准，建议采用高性能聚羧酸系减水剂。本合同段经试验后采用贵州科建 KJ-A 高性能聚羧酸减水剂，掺量为 1%时减水率为 26%，与各品牌水泥适应性良好。 2.6 矿物掺合料 机制砂混凝土用矿物掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、磷渣粉、微硅粉等，本试验室通过大量试验发现微硅粉单方面与机制砂同时使用时所拌制的混凝土强度较低，无法达到工作强度，不宜单独使用。建议用超量取代法配置粉煤灰混凝土，但胶凝材料整体用量不得超过520Kg/m。 试验 3.1 原材 水泥：凤冈县西部水泥厂 P.O42.5 水泥 细集料：AK0+000 料场生产的机制砂 粗集料：AK0+000 料场生产的 5-10mm 碎石、10-20mm
9、 碎石、16-31.5mm 碎石 粉煤灰：遵义鸭溪电厂生产的一级粉煤灰 减水剂：贵州科建 KJ-A 高性能聚羧酸盐减水剂 3.2 配合比选用 通过试配，确定各标号机制砂混凝土配合比如表 1 所示。 表 1 各标号机制砂混凝土配合比 表 2 混凝土立方体抗压强度 3.3 试验结果分析 由以上结果可以看出，在优化配合比设计，严格控制施工工艺的情况下，无需特殊措施处理，机制砂也可正常的配置出各强度等级及大坍落度混凝土，和河砂混凝土相比较，机制砂混凝土的同期强度、流动性、保水性、粘聚性都优于河砂混凝土。 根据表 5 的结果可以看出，机制砂混凝土早期强度上升较快 1d 强度达到 28d 强度的 30%-
10、50%左右，3d 达到 50%-70%左右,7d 达到 80%左右，而且混凝土抗压强度后期也有所提升，60d 达到 105%左右，90 达到 110%左右，根据以往混凝土施工经验 1 年至 2 年内混凝土强度还会有所增加。根据要求的混凝土强度等级，机制砂混凝土的水灰比选用，低标号混凝土的水灰比取值应略高，高标号混凝土的水灰比取值应在 0.32-0.38之间。机制砂的级配、细度模数、砂率对混凝土的性能影响巨大，在调整配合比时，应综合考虑各因素之间的关系，在保证混凝土骨料级配良好的情况下一般低标号混凝土采用高砂率，低水泥用量、小细度模数，高标号混凝土采用低砂率，高水泥用量、大细度模数，高标号混凝土
11、砂率取值应在 37%-45%。高标号混凝土在确保和易性、流动性的前提下应尽量降低砂率，机制砂混凝土在外观感觉上粗骨料偏多，但和易性良好。通过对比试验可以看出，机制砂混凝土随着砂率增大，混凝土坍落度增大、和易性改善，坍落度、扩展度达到最大值，此时的混凝土浆体含量最佳。随着机制砂砂率的增大，强度持续增加，在砂率达到最大时随后下降，因此，综合抗压强度和工作性等方面，合理的砂率选择是比较重要的。机制砂混凝土适配时根据具体的要求和原材情况，适当的多做几组适配，使拌合物的和易性和流动性满足要求，调出相应合适的水灰比、砂率及外加剂掺量。对于机制砂泵送混凝土建议掺入粉煤灰，本合同段天池特大桥主墩高达 95m，
12、现浇箱梁主跨 120m，对混凝土的可泵性要求较高，考虑到机制砂的颗粒形状，级配不利于泵送的缺陷，决定采用一级粉煤灰代替部分水泥及细骨料，并使用高性能聚羧酸减水剂，应用先进的双掺技术配置高标号泵送混凝土。粉煤灰掺入机制砂混凝土中有一定的减水效果，粉煤灰越细其减水效果越好，在机制砂泵送混凝土中掺入粉煤灰可有效的改善混凝土的和易性，减少混凝土的泌水率，防止离析，因而，对于机制砂泵送混凝土，在条件允许下应尽量掺入粉煤灰，以改善其可泵性。 4.总结及建议 思遵高速 SZTJ-6 合同段，自 2011 年 1 月 30 日开工开始应用机制砂生产混凝土，应用的强度等级为 C15-C50，应用结果良好，现场浇
13、注的混凝土构造物外观质量、收缩变形、抗裂性能、强度指标等都比较理想。结合现场施工应用，对机制砂有了充分的认识，并提出一些建议。 （1）机制砂的颗粒有较多的棱角，表面粗糙，级配及细度模数在实际生产中波动较大，生产时应加强控制，建议级配控制 I 区，细度模数宜控制在 3.10-3.30 之间，级配良好的机制砂能够配置出性能优良的不同强度等级的混凝土。 （2）机制砂的含泥量对混凝土的工作性及外加剂掺量影响较大，机制砂在生产和使用前应进行严格的亚甲蓝 MB 值检验。 （3）机制砂中的石粉含量随着细度模数的变化而变化，细度模数越低石粉含量越高，细读模数越高石粉含量越低。 （4）机制砂在存放时应加盖防雨棚，机制砂在经雨水冲刷后，0.3mm 以下颗粒剧减，细度模数放大，对混凝土的和易性及强度影响较大。（5）机制砂的颗粒形状尖锐、有棱角，润滑作用欠佳，且含有石粉，需水量大，配置出的混凝土泵送性差，因此对于机制砂泵送混凝土应尽量掺入粉煤灰，改善其工作性。 参考文献 山砂混凝土技术规程DB24/016-2010，贵州省住房和城乡建设厅，发布 2010-12-01 实施 预拌机制砂混凝土技术规程DBJ/T50-099-2010，重庆市城乡建设委员会发布，2010-03-01 实施 贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程DBJ52-55-2008，贵州省建设厅发布，2008-04-01 实施
