機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用

1、. 機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用 摘要：本文主要闡述了機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用，通過相關(guān)的試驗分析，總結(jié)出了機(jī)制砂的特點(diǎn)和機(jī)制砂對混凝土拌合物性能的影響，以及硬化后混凝土的力學(xué)性能、耐久性等，根據(jù)相關(guān)的機(jī)制砂的技術(shù)要求，驗證了機(jī)制砂的可行性。 關(guān)鍵詞：機(jī)制砂 混凝土 應(yīng)用 前言:海復(fù)線高速公路莆田段位于福建省仙游縣，路線全長50多公里，為雙向6車道高速公路，設(shè)計時速100公里/小時，橋隧占路線總長的60%。項目管段內(nèi)的隧道圍巖為微風(fēng)化凝灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度高，是生產(chǎn)機(jī)制砂、碎石的理想母材，生產(chǎn)的機(jī)制砂和碎石的各項指標(biāo)均滿足公路工程 水泥混凝土用機(jī)制砂JT/T819-2011和公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/T

2、F502011技術(shù)指標(biāo)要求.本項目位于莆田仙游境內(nèi)，天然河砂資源匱乏；附近無天然河砂，當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)項目使用河砂均從遙遠(yuǎn)的福州、泉州等地運(yùn)來，運(yùn)距遠(yuǎn)、價格高，無法保證本項目的需要，按標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的機(jī)制砂級配合理，拌制的砼和易性好且強(qiáng)度高，機(jī)制砂代替天然河砂可以節(jié)約河砂資源，又可以解決洞渣棄方影響環(huán)境問題，還降低了混凝土成本。一機(jī)制砂的利用趨勢 機(jī)制砂又叫人工砂，是巖石經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分而成的，公稱粒徑小于5mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。 砂是混凝土組成的主要材料,隨著建筑業(yè)發(fā)展和對建筑工程質(zhì)量的重視,建筑市場用砂數(shù)量越來越大,質(zhì)量上要求越來越高,而合格的 天然砂資源卻越來越少

3、，由此引發(fā)的工程質(zhì)量，破壞農(nóng)田、水利資源問題日趨嚴(yán)重，砂生產(chǎn)也因資源的變化而有所改變，機(jī)制砂在規(guī)范范圍內(nèi)的利用是既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。 二.機(jī)制砂的特點(diǎn)機(jī)制砂的主要特點(diǎn)有：機(jī)制砂中石粉含量相對較高；機(jī)制砂由于經(jīng)過破碎處理，其顆粒呈不規(guī)則的形態(tài)，而且機(jī)制砂的比表面積相比河砂更大；機(jī)制砂的粘結(jié)性能較好，石質(zhì)堅硬；化學(xué)成份與母材、碎石一致，對混凝土無負(fù)面作用，適合做高強(qiáng)混凝土；機(jī)制砂的顆粒級配、細(xì)度模數(shù)可以調(diào)整：可以根據(jù)工程的需要，結(jié)合母材的特點(diǎn)和混凝土的要求，調(diào)整機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)和顆粒級配。而河砂一般為天然形成，人工調(diào)整級配比較困難；機(jī)制砂表觀密度一般比然河砂大;機(jī)制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細(xì)度模數(shù)

4、多為3.0以上，宜控制在2.83.3之間，與天然河砂相比，天然砂顆粒渾圓，表面光滑，天然中砂細(xì)度模數(shù)多為2.53. 0，級配較好，對混凝土的工作性十分有利，機(jī)制砂的顆粒級配稍差，大于2.5 mm和小于0.08 mm的顆粒偏多，導(dǎo)致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質(zhì)量缺陷。機(jī)制砂母材不應(yīng)具有堿集料反應(yīng)活性，不宜低于80MPa。但是，機(jī)制砂的缺點(diǎn)可以通過選擇合適的碎砂設(shè)備、合理利用砂中含石粉量、調(diào)整砂率，以及選用合適的外加劑等措施來克服。機(jī)制砂中含有的石粉和泥的粒徑雖然都小于0.075 mm，但是他們的成份不同，細(xì)度相差也較大。泥顆粒大多小于0.016 mm，而石粉顆粒大都在0. 0160

5、. 075 mm之間。泥吸附在砂的表面，妨礙砂與水泥的粘結(jié)；而適量的石粉可填充在水泥、細(xì)砂的空隙之間，增強(qiáng)機(jī)制砂混凝土的工作性。 加強(qiáng)機(jī)制砂的級配、石粉含量和壓碎指標(biāo)的抽檢頻率,進(jìn)一步保證機(jī)制砂的質(zhì)量；機(jī)制砂在生產(chǎn)過程中，為能除去大部分石粉，往往將30以下顆粒清除了大部分，從而造成機(jī)制砂顆粒級配不好，細(xì)度模數(shù)偏大的問題，加之機(jī)制砂棱角多，表面粗糙，單獨(dú)用于配制混凝土很難滿足其工作性要求，可將之和天然河砂進(jìn)行摻配，以填充顆粒級配的中間部分，使機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和級配符合規(guī)范要求。 三機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用普通混凝土及高強(qiáng)度泵送混凝土均可采用機(jī)制砂配制，在嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和嚴(yán)格按照配合比施工的前提下

6、，配制的機(jī)制砂混凝土可以保證混凝土的和易性、流動性、可泵性、強(qiáng)度、抗?jié)B等性能，同時還可保證混凝土不開裂。1.機(jī)制砂混凝土的原材料 （1）水泥應(yīng)符合通用硅酸鹽水泥（GB175)、道路硅酸鹽水泥應(yīng)符合道路硅酸鹽水泥（GB13693)的規(guī)定；C30及以下混凝土宜選用32.5級水泥，C35C45宜用不低于42.5級水泥；泵送混凝土用水泥宜應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、旋窯的普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度富余系數(shù)宜大于1.15，水泥的初凝時間不早于45min,終凝時間不宜晚于10小時，水泥剛出廠時有一定熱量，則需存放二至三天，避免水泥溫度過高引起坍落度損失較快。 （2）粗集料應(yīng)選用應(yīng)選用級配合理，粒形良好、母巖強(qiáng)度大于混凝土

7、設(shè)計強(qiáng)度的1.5倍的質(zhì)地均勻、堅固、線脹系數(shù)小的潔凈碳酸鹽碎石，也可采用碎卵石，不宜用砂巖碎石，應(yīng)符合公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTGTF50-2011的規(guī)定；水泥混凝土路面的機(jī)制砂混凝土的粗集料應(yīng)符合公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF30中級和級以上碎石的規(guī)定。 （3）路面混凝土用機(jī)制砂應(yīng)符合公路水泥混凝土用機(jī)制砂JTJ819-2011和公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F30中級以上（含級）砂的規(guī)定,機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)宜控制在2.83.8范圍；當(dāng)采用的機(jī)制砂級配不符合要求，或配制的混凝土和易性不能滿足設(shè)計要求時，宜考慮采用機(jī)制砂與適宜細(xì)度模數(shù)的天然砂按一定比例摻配的混合砂，或外摻粉煤灰來改

8、善機(jī)制砂的級配和細(xì)度模數(shù)，以滿足不同要求的混凝土；不應(yīng)簡單的通過堆積密度或空隙率的大小來判斷機(jī)制砂級配的好壞，因為機(jī)制砂一般級配不良，但由于其中較高的石粉含量，導(dǎo)致其堆積密度增大，空隙率減少，配制C30及以下混凝土用機(jī)制砂應(yīng)符合級砂的規(guī)定,石粉含量宜控制在10%(MB1.4時),壓碎指標(biāo)30%;配置C35-C45混凝土用機(jī)制砂應(yīng)符合級砂的規(guī)定,石粉含量宜控制7%(MB1.4時),壓碎指標(biāo)25%，機(jī)制砂中含有5%10%的石粉,宜作為改善普通中低強(qiáng)度特別是泵送中低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性的手段,配制的混凝土強(qiáng)度等級越低、流動性越大，機(jī)制砂石粉含量宜控制越高。 (4)機(jī)制砂普通混凝土的礦物摻合料的品種

9、粉煤灰和礦渣粉等。粉煤灰的技術(shù)要求應(yīng)符合GB1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰中級以上（含級）粉煤灰的規(guī)定，礦渣粉的技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T18046-2000用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉的規(guī)定，水泥混凝土路面的機(jī)制砂混凝土的粉煤灰應(yīng)符合公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF30中級和級以上粉煤灰的規(guī)定，摻合料必須品質(zhì)穩(wěn)定、來料均勻且來源穩(wěn)定。 （5）外加劑應(yīng)具有減水率高、坍落度損失小，適量引氣，能明顯改善或提高耐久性且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。外加劑與水泥之間應(yīng)有良好的相容性。應(yīng)優(yōu)先選用多功能復(fù)合外加劑，外加劑應(yīng)符合混凝土外加劑GB8076、聚羧酸系高性能減水劑JG/T223和公路橋涵施

10、工技術(shù)規(guī)范JTGTF50-2011的規(guī)定。由于機(jī)制砂較河砂表面粗糙的多，比表面積相對來說大很多，會吸附一部分減水劑，導(dǎo)致減水劑的實(shí)際減水率無法達(dá)到，從而間接的導(dǎo)致用水量增加，強(qiáng)度降低，所以減水劑一定要優(yōu)選一等品，并且減水率大于25%。 （6）混凝土拌合用水可用飲用水，不得用海水，應(yīng)符合JGJ63-2006混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.機(jī)制砂混凝土的性能 （1）機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計應(yīng)符合普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JTJ55-2011，在普通混凝土組分的基礎(chǔ)上，按機(jī)制砂的特點(diǎn)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，通過合理利用機(jī)制砂中的石粉，調(diào)整機(jī)制砂的砂率，再摻入緩凝高效減水劑、粉煤灰等外摻料，在低水灰比條件下，配

11、得坍落度損失小、泵送性好、和易性好、強(qiáng)度和耐久性高的混凝土。機(jī)制砂普通混凝土的砂率較天然河砂混凝土高24%，應(yīng)一般在3846之間；機(jī)制砂普通混凝土砂率應(yīng)根據(jù)機(jī)制砂自身細(xì)度模數(shù)、顆粒級配、石粉含量，并按所選水灰比及碎石最大粒徑通過試驗確定，如機(jī)制砂的石粉含量或細(xì)度模數(shù)、級配發(fā)生變化，應(yīng)及時進(jìn)行砂率調(diào)整，用于泵送混凝土的砂率應(yīng)相應(yīng)增加。配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用類砂，當(dāng)采用類砂時，應(yīng)提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性；當(dāng)采用類砂時宜適當(dāng)降低砂率；對于泵送混凝土宜選用中砂機(jī)制砂配制混凝土的和易性對用水量的改變和砂率的變化很敏感：在配合比設(shè)計和調(diào)整時應(yīng)充分考慮機(jī)制砂級配不良、砂率選擇不當(dāng)

12、、用水量偏高、減水劑摻量過高，易造成機(jī)制砂混凝土在出機(jī)、卸料過程中離析、振后易泌水。在水灰比和砂率等相同的條件下，機(jī)制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土，機(jī)制砂比天然河砂需水量增加510Kg/m3，機(jī)制砂混凝土的容重比相應(yīng)的天然河砂混凝土高約2040Kg/m3，用機(jī)制砂配制的混凝土比天然河砂配制出的混凝土強(qiáng)度略高；機(jī)制砂中的石粉是一種有效的填料，雖然不具有活性，但提高了混凝土的密實(shí)性，增強(qiáng)了水泥石與骨料界面黏結(jié)；并能改善水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，抗?jié)B性能得到提高；機(jī)制砂混凝土預(yù)制的T型梁靜載同樣滿足河砂混凝土預(yù)制的T型梁的靜載試驗。 (2)機(jī)制砂混凝土的拌制 拌制混凝土前，試驗人員必須實(shí)測砂及碎石的含水率

13、，按照實(shí)測的數(shù)據(jù)發(fā)出混凝土施工配合比通知單，混凝土攪拌站控制室嚴(yán)格按照試驗室發(fā)出的配料單及配料工藝順序進(jìn)行配料，混凝土攪拌站控制系統(tǒng)即自動計量系統(tǒng)要定期進(jìn)行標(biāo)定，每班在使用前要檢查一次，確保計量準(zhǔn)確，計量最大偏差不得超過：水泥、粉煤灰、水為1，粗細(xì)骨料2，減水劑0.5；在混凝土拌制過程中，試驗人員隨時注意檢測砂石的含水率，以便及時調(diào)整混凝土配合比。機(jī)制砂混凝土只有采用大型攪拌站或強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，不得使用自落式攪拌機(jī)拌制，攪拌時間應(yīng)比天然河砂混凝土延長2060s,可控制在90150s,機(jī)制砂高性能混凝土宜取上限范圍，攪拌設(shè)備和攪拌時間影響機(jī)制砂混凝土質(zhì)量的一個重要因素。機(jī)制砂混凝土原材料的投料

14、順序宜為：粗集料、細(xì)集料、水泥、礦物摻合料投入（攪拌約30s）、加拌合水（攪拌約30s-45s）、加入減水劑（攪拌約30s），要保證混凝土攪拌均勻。 （3）機(jī)制砂混凝土的運(yùn)輸 混凝土采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，根據(jù)運(yùn)距長短配置適量的混凝土運(yùn)輸車，在裝料前要檢查清洗干凈攪拌筒,混凝土在出站前，必須檢查混凝土的和易性和坍落度，檢查合格后才能簽發(fā)出站。保證在混凝土運(yùn)輸過程中保持均勻性，運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能 ,由于機(jī)制砂的飽水性比較差,受外界影響,機(jī)制砂的含水量就會不均勻,這對混凝土的和易性、塌落度和質(zhì)量等影響都比較大,最好采用混凝土罐車運(yùn)輸?；炷翑嚢柽\(yùn)

15、輸車在運(yùn)輸途中，拌筒以13轉(zhuǎn)min速度不停地進(jìn)行攪動，運(yùn)到現(xiàn)場卸料前應(yīng)使拌筒攪拌12min后再卸料。混凝土拌合物運(yùn)輸時間限值（min）氣溫（）無攪拌運(yùn)輸車有攪拌運(yùn)輸車20T30306010T2045755T106090 （4）機(jī)制砂混凝土的泵送和澆筑 混凝土輸送管鋪設(shè)要直、短、平，輸送泵入口水平管至少15m，輸送管每隔3m應(yīng)固定；夏季施工時，輸送管必須采用麻袋覆蓋并澆水降溫。輸送泵每次在泵送混凝土前，泵機(jī)先試運(yùn)行。保證正常后泵送清水濕潤管壁，并檢查是否有滲漏，有滲漏時應(yīng)及時處理。無滲漏再泵送與混凝土同標(biāo)號的水泥砂漿潤滑管壁，水泥砂漿不得泵入澆注混凝土倉面，最后泵送拌制的混凝土?；炷帘盟统跏紩r

16、，應(yīng)慢速泵送，待泵送順利后，再用正常速度泵送?；炷帘盟退俣纫鶆蜻B續(xù)，必要時可降低混凝土的泵送速度。若停泵時間過長，應(yīng)每隔35min開泵一次，防止料斗內(nèi)的混凝土沉淀離析?；炷吝\(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場放入混凝土輸送泵前，必須檢測混凝土的和易性和坍落度是否滿足要求，若不能滿足要求，應(yīng)將該車混凝土退回，嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場或混凝土的運(yùn)輸過程中加水。在運(yùn)至現(xiàn)場的的混凝土發(fā)生離析時，應(yīng)在澆筑前對混凝土進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)確有必要調(diào)整坍落度時，嚴(yán)禁向運(yùn)輸車內(nèi)添加計量外用水，而必須在專職試驗人員在卸料前加入適量的減水劑（應(yīng)對加減水劑的情況做好計錄），且加入減水劑后高速旋轉(zhuǎn)攪拌罐90s。機(jī)制砂混凝土應(yīng)采用分層連續(xù)推移的方式進(jìn)

17、行澆筑，澆筑時的自由傾落高度不得大于2m,當(dāng)大于2m時，應(yīng)采用串筒、溜槽、導(dǎo)管等設(shè)施輔助下落，串筒出料口距混凝土澆筑面的高度不宜超過1m,以保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象?；炷帘仨氃诔跄氨盟筒v固完畢，為了防止混凝土輸送泵在泵送過程中出現(xiàn)故障致使結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)工作縫或冷縫，每次澆注懸灌箱梁混凝土前，必須鋪設(shè)兩條輸送管路，配置兩臺輸送泵。 （5）機(jī)制砂混凝土的振搗和養(yǎng)護(hù)按規(guī)定的工業(yè)和方式及時將混凝土均勻插搗密實(shí)，每一振點(diǎn)的振搗時間宜為20-30s,以混凝土不再沉落、不冒氣泡、表面平坦泛漿為度，防止過振、漏振。摻礦物摻合料混凝土振搗時，振搗后的混凝土表面不應(yīng)出現(xiàn)明顯的摻合料浮漿層。機(jī)制砂混凝土

18、比砼坍落度的河砂混凝土易于液化離析，尤要避免過振。梁板施工適當(dāng)延長混凝土的搗固時間,如果有附著式振搗設(shè)備,最好借助它,以增強(qiáng)混凝土的外表光潔度,減少表面氣泡?；炷琳駬v完成初步刮平后，應(yīng)及時對混凝土暴露面進(jìn)行覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)，待暴露面混凝土初凝前，應(yīng)用抹子搓壓表面至少兩遍，使之平整后再次覆蓋。此時應(yīng)注意覆蓋物不能直接接觸混凝土表面，終凝后立即進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)或潮濕養(yǎng)護(hù)階段。對于施工箱梁、T梁暴露構(gòu)件時尤要注意?；炷两K凝后的持續(xù)養(yǎng)護(hù)時間要滿足規(guī)范要求。機(jī)制砂特別是高石粉含量的機(jī)制砂混凝土比河砂混凝土在施工早期更容易發(fā)生塑性收縮和干燥收縮變形，尤要注意加強(qiáng)早期的及時養(yǎng)護(hù)并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間2-3d. 四.結(jié)束語隨著國家基本建設(shè)的不斷深入和環(huán)境資源保護(hù)的日益加強(qiáng),自然資源已不能滿足工程的需求,機(jī)制