機制砂在混凝土中的應用技術研究

在我國社會經濟不斷發展背景下，基礎建筑設施的數量越來越多，規模也在逐年增加，在施工中要用到大量建筑砂，每年需要消耗建筑砂50億m³左右。而天然砂屬于一種不可再生資源，如果不加節制地開采利用，就會對自然生態環境造成嚴重破壞。采用機制砂，無需考慮環境破壞問題，符合可持續發展理念的要求，值得大范圍推廣應用。

1機制砂的特性

1)機制砂屬于一種人工砂，可按照國家標準和工程質量的技術要求來控制石粉含量和級配要求，可有效滿足不同工程的實際需求。

2)機制砂多呈現有棱角的立方體，表面相對比較粗糙，可增加相互之間的咬合力，將其應用在混凝土中，可增加混凝土的強度。在其他配制材料相同的條件下，使用機制砂比使用建筑砂配制的混凝土強度要高出2～3MPa。

3)機制砂可以和碎石一起生產，可提升礦產資源的利用率，來源比較多，便于生產，可降低生產和運輸成本。

4)機制砂的表觀密度在2700kg/m³左右，略大于天然砂，壓碎值在6%～8%，石粉含量在10%左右。

機制砂普遍比較粗，細度模數3.0以上，天然砂細度模數也差不多3左右。

2機制砂石粉含量對混凝土性能的影響

2.1對機制砂混凝土施工拌和性能的影響

機制砂主要由巖石破碎后得到，表面比較粗糙，粒徑都大于2.36mm或者小于0.15mm，在0.3～1.18mm機制砂比較少，但是含有大量石粉。應用在混凝土配制時，會影響混凝土的和易性，不利于施工。因此，混凝土配制過程中，要充分攪拌，并增加漿體材料，來提升混凝土的和易性。下面是通過大量試驗得出的不同砂對混凝土工作性能的影響，如表1～2所示。

在混凝土配制過程中按照機制砂的特性進行配制，通過利用機制砂中的石粉，對機制砂的砂率進行合理調整，可配制出和易性好，并且適合泵送的混凝土。

從表2可以看出，機制砂配制的混凝土強度比天然砂和混合砂混凝土的強度更高。

2.2對用水量和外加劑的影響

在混凝土水膠比相同的情況下，機制砂的坍落度遠小于河砂的坍落度，主要原因是機制砂表面存在裂隙，棱角眾多，含有大量的石粉，可吸附更多的水分，從而降低混凝土的坍落度。

在其他配制條件相同時，配制等級坍落度的混凝土，機制砂需水量對河砂需水量高15～10kg/m³，但混凝土的水膠比可提升0.03%～0.05%。在采用機制砂配制混凝土時需水量比較大，需要選擇更加優質減水劑，保證減水率在25%以上，以提升混凝土的耐久性。

2.3對混凝土強度的影響

機制砂表面粗糙，粘結力遠遠大于河砂，并有石粉填充骨料空隙，可增加混凝土內部的密實性，符合混凝土密實度越高，強度越高的理論。機制砂中石粉含量在10%左右，在配制普通混凝土和高強度混凝土時均可采用機制砂，通過嚴格控制原材料質量和配合比，可在保證混凝土和易性和流動性的前提下，保證混凝土的可泵性和強度。機制砂高性能混凝土強度隨石粉的變化如圖1所示。

從圖1中可以看出，機制砂高性能混凝土在3、7、28、90d的抗壓強度都大于天然砂，從中可以看出，在混凝土配制中應用機制砂可保證混凝土的強度，隨著石粉含量的增加，混凝土強度也隨之增加，當石粉含量達到12%后，強度略有下降，但下降的幅度比較小，主要原因是機制砂棱角分明，粗糙度比較大，增加了骨料之間的機械咬合力，從而提升混凝土的抗壓強度。

3解決機制砂石粉對混凝土施工影響的措施

3.1合理延長拌和時間

機制砂表面比較粗糙，而且棱角比較多，在混凝土配制過程中，必須合理延長拌和時間，才能確保漿料全部覆蓋機制砂，從而提升粘結力，保證混凝土拌和的均勻性，也是提升混凝土性能和強度的主要方法之一。充分拌和也可以提升混凝土的和易性和泵送性，因此，在采用機制砂配制混凝土時，需要根據機制砂的添加量，合理延長拌和時間，才能從根本上確?；炷恋馁|量和穩定性，滿足基礎工程建設實際需求。通常情況下機制砂篩余在0.3mm以下的占比比較小，僅僅占10%左右，泵送混凝土細骨料通過0.3mm篩孔不能低于15%，天然砂的粒徑在0.3mm以下比較多，容易引起混凝土發生較大開裂，但可以利用天然砂和機制砂混合而成的人工混合砂來獲得較大的施工性能。

3.2嚴格控制生產工藝

為充分發揮機制砂的性能，保證混凝土質量，就必須嚴格把控機制砂的生產工藝。在機制砂投入使用前，工作人員需要對機制砂的各項指標進行全面檢驗，包括:機制砂的粒徑、級配、含泥量、壓碎值、系度模數等。生產機制砂的主要原材料為巖石，巖石具有很強的硬度，并且在加工破碎時具有不確定性，因此，機制砂的質量容易發生一定程度的波動。為切實提升混凝土的使用性能，就必須嚴格控制混凝土的配制質量，將機制砂的石粉含量控制在10%左右，細度模數控制在2.8～3.0，粒徑變化范圍控制在±0.2mm之內，進而從根本上確?；炷僚渲瀑|量。但由于其中較高的石粉含量，導致其堆積密度增大，空隙率減少，配制C30及以下混凝土用機制砂應符合Ⅲ級砂的規定，石粉含量宜控制在≤10%(MB＜1.4時)，壓碎指標＜30%;配制C35～C45混凝土用機制砂應符合Ⅱ級砂的規定，石粉含量宜控制≤7%(MB＜1.4時)，壓碎指標＜25%，機制砂中含有5%～10%的石粉，宜作為改善普通中低強度特別是泵送中低強度機制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土強度等級越低、流動性越大，機制砂石粉含量宜控制越高。

3.3合理控制混凝土拌和和運輸

在混凝土配制過程中，要想有效縮短運輸距離，就需要把拌和站建立在施工現場。對現場施工條件進行全面勘探，結合工程特性和施工規模，合理布置混凝土拌和站。自動計量系統要定期進行標定，每班在使用前要檢查一次，確保計量準確，計量最大偏差不得超過:水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細骨料±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，以便及時調整混凝土配合比。機制砂混凝土如果受到自然條件的限制，在施工現場無法布置混凝土拌和站，也可以在施工現場之外，尋找合適地位置，建立拌和站。但需要對混凝土運輸線路合理選擇，進行選擇地勢比較平坦，并且運輸距離較短的運輸線路，避免在混凝土運輸過程中，發生離析現象，確?；炷翝仓|量。從混凝土拌和站運輸到施工地點時要確?；炷恋奶涠确弦?，在運輸過程中，盡量減少停留次數，快裝快運，對最大限度上降低混凝土的坍落度。此外，還要確?，F場報驗時間的準確性，避免影響混凝土的最佳澆筑時間，保證混凝土的外觀質量和耐久性均能滿足設計要求。

3.4加強振搗和養護

相比較而言，機制砂配制的混凝土缺乏流動性，并具有較強的粘聚性，為保證混凝土澆筑的密實度，提升混凝土施工質量，就必須切實做好振搗工作。在振搗時要選擇合理的振搗器，并控制振搗速度，均勻振搗，避免發生漏振和欠振現象，提升混凝土的密實性和均勻性。如果混凝土澆筑體積比較大，選擇分層澆筑，在振搗器插入混凝土分層界面以下5～10cm進行均勻振動，促使混凝土能形成一個整體，避免發生混凝土分層現象。如果遇到鋼筋綁扎比較密集的區域或者存在預埋件復雜的區位，需要提前制定特殊的混凝土澆筑方式，振搗時嚴禁振搗器碰撞鋼筋和預埋件。

混凝土養護是混凝土澆筑施工的主要環節，科學合理的養護，可為混凝土固化提供良好的環境，避免形成裂縫。和河砂混凝土相比，機制砂混凝土水分含量比較大，空氣中散失比較快，為避免混凝土因早期雖然散失，而發生混凝土開裂現象，需要切實做好養護工作。具體做法為:當混凝土澆筑振搗完成后，在表面覆蓋一層草席或者土工布，進行灑水養護。根據外界溫度、濕度、風力等條件合理調整灑水量和灑水次數，為混凝土固化營造良好的環境，養護時間不能低于14天，以確?；炷恋膹姸群唾|量。