铁路工程机制砂混凝土应用现状

铁路工程机制砂混凝土应用现状

冯天朋

中铁上海工程局集团有限公司第一机械化施工分公司

【摘要】随着国家的发展，我国铁路的建设里程逐渐增加，铁路工程施工尤为重要。作为铁路路面重要的组成部分，混凝土中细骨料的构成关系到整个铁路路面的施工质量，随着天然河砂的开采受到限制，越来越多的机制砂被应用到铁路路面施工中。然而，机制砂不管是从石粉含量以及颗粒级配方面都有着较高的性能要求，其力学性能等鲜有人研究。基于此，本文首先分析了机制砂混凝土的性能，其次重点分析了机制砂在铁路工程中的应用现状以及应用要点，希望能够为今后的铁路工程施工提供参考。

【关键词】铁路工程；机制砂；混凝土

引言

现阶段，铁路路面混凝土施工受到砂石骨料的限制，很多河砂都限制开采，为了保证工程施工质量，提高施工效率，很多单位都开始采用机制砂代替传统意义上的河砂骨料。采用机制砂能够进一步保护生态环境，节约施工成本，并提高了材料利用率，但是当前对机制砂在铁路工程中的应用现状，研究尚不充分，希望通过本文的介绍，能够进一步提高人们对机制砂的认识，从而更好地推动机制砂在铁路路面中的应用。

1.机制砂混凝土的性能

1.1力学性能

石粉作为重要的组成部分，在机制砂混凝土中发挥着重要作用。它不仅能有效地填充混凝土，还能在一定程度上改善骨料颗粒的级配。机制砂含有大量不规则颗粒，这些颗粒相互摩擦，具有很强的咬合作用，有效地提高了骨料与泥浆的附着力，从而提高了混凝土的力学性能。相关研究表明，在其他条件相同的情况下，机制砂复合混凝土在力学性能方面优于河砂混凝土。在标准28d抗弯强度方面，机制砂混凝土比河砂混凝土高1-5%左右，28d抗压强度，机制砂混凝土比河砂混凝土大8%以上，最高可达26%。由此可见，机加工砂混凝土的力学性能优良，能有效满足铁路工程的相关需求。

1.2收缩徐变性能

很多学者研究发现，当生产的砂石粉尘含量低于10%时，生产的砂混凝土收缩率会增加。当机制砂中石粉含量在10%～30%范围内时，机制砂混凝土的收缩性能会降低。国内学者还发现机制砂混凝土的干缩率随着石粉量的增加而不断增加，当外加石粉量达到15%以上时，机制砂混凝土的徐变和混泥土相比偏小。目前，影响混凝土干缩的因素很多，这些因素主要包括水灰比、凝胶材料、骨料类型和含量、养护条件等。一方面这改善了浆料的颗粒级配，另一方面有效地限制了浆料的变形。它在一定程度上减少了水泥浆，最终降低了混凝土的干缩。

1.3耐久性能

石粉含量决定了机加工砂混凝土的耐久性。在强度等级较低的混凝土中，河砂混凝土的抗冻性高于机制砂混凝土，但机制砂混凝土在抗氯离子渗透性方面表现更好。石粉有​​效地发挥级配和填充作用，并在此基础上有效提高机制砂混凝土的密实度。但是，即使在高强混凝土中，机械砂混凝土和河砂混凝土在抗冻性和氯离子渗透性方面也没有太大的区别。

1.4工作性能

机加工砂含有许多形状不规则且边缘锋利的颗粒。机制砂的表面积比河砂大。因此，在同等工况条件下，机制砂混凝土一侧的耗水量增加。因此，在制备机制砂时，可能存在导致混凝土结构缺陷的泌水风险。但在低强混凝土中，同等条件下机制砂混凝土的内聚力和保水性普遍优于河砂混凝土。其原因一方面是机制砂砂混凝土中岩尘的比例较大，另一方面是机加工砂混凝土中膨胀粘土矿物含量较高，吸附水能力强。

2.机制砂混凝土在铁路工程中的应用现状

2.1在现浇结构中的应用

目前，我国铁路工程中有一些机制砂混凝土的使用，其中大部分为现浇施工。铁路桥的墩台是用机砂泵送的混凝土浇铸而成的。机制砂分选由负责部门根据实际情况进行适当调整，并在此基础上有效优化水泥用量和配合比，以此来确保机制砂混凝土浇筑没有任何问题。 经检测，其强度符合设计要求。此外，机制砂混凝土也可用于灌注桩基、承台和墩柱进行浇筑，工程实例研究表明，机制砂混凝土的各项力学性能均能够得到进一步满足。

2.2在预应力构件中的应用

当前形势下，受多方面因素的影响，河砂自然资源稀缺，无法满足铁路工程建设的需求。在这种情况下，不少单位开始研究用机制砂混凝土代替天然河砂。随着研究创新的深入和新技术新工艺的引进，取得了首创。这一阶段，多个单位进行了铁路工程用机制砂生产和检测的计算机化，并在此基础上开展了不同岩性人造砂混凝土的生产和混凝土性能控制等重要任务，实现了机械制砂生产过程的在线监控和实时传输。当前，机制砂在混凝土预应力构件中的应用已经广泛应用预应力梁、板以及轨枕中。

3.机制砂在铁路混凝土中的质量控制要点

3.1生产机制砂母材的选取

母材是成品机械砂质量的基础。生产高质量的机制砂，必须选择优质稳定的原料来源，强度高、风化石和软石含量低、岩石中间层和地表黏土含量低的原料。根据标准规范的要求，生产碎石和机制砂所用的原料必须选用砂岩、石英岩、花岗岩等结构坚硬、强度高的岩石。用于生产粗、细骨料的母岩强度至少应为混凝土强度等级的1.5倍，母岩软化系数不得低于0.8。需要量测碱性活性矿物质、硫化物、硫酸盐、氯离子和其他有害化学物质的含量，以确保按规范要求加工的砂的化学稳定性和长期耐久性 定期测试混凝土的基体金属，解决根本原因，使施工成为可能通往目的地的铁路。

3.2 机砂生产流程

常规机制砂筛分成碎石尾矿，其粒度、颗粒形状和石尘含量无法控制。目前，铁路工程机械制砂主要是在道砟生产线上增加一台专用制砂机，通过整形、筛分等手段控制级配、颗粒形状和石尘含量。机制砂的质量可以达到标准要求，从而在铁路工程中具有很高的性能。

3.3机制砂级配及针片状含量

机制砂的级配和针片状含量与磨砂-混凝土混合物的性能有关。常规机械化砂2.5～5mm颗粒较多，小于0.075mm颗粒较少，颗粒级配不连续，粒度系数大，不符合标准粗砂级配要求。配制好的混凝土容易出现泌水和淤泥，渗漏严重，保水性低，和易性差。许多小于0.075mm的细小颗粒增加了骨料的比表面积，导致相同数量的胶凝材料的混凝土强度降低。机制砂有很多片状颗粒和锋利的棱角，因此混凝土的吸水率增加，摩擦阻力增加，混凝土的流动性降低，混凝土泵送水的和易性增加。目前，很多铁路工程项目采用的机制砂机生产的机制砂，能够有效改善颗粒的级配和形状。结合混凝土试拌经验和工程试验结果，铁路建设用高性能混凝土砂必须满足粒度弹性模量2.6-3.1，级配满足Ⅱ区要求，颗粒含量2.5~5mm应小于25 %和小于0.075mm的颗粒物含量应为4%~7%。

3.4石粉的含量

根据《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2018）的要求，机制砂中石粉含量的默认值与其MB值有关。 MB值越高，石粉含量的阈值越低。同时，根据混凝土搅拌性能测试，当机加工的砂石粉含量低时，混凝土的持水能力低，容易使泥石流走、漏水，硬化混凝土强度低。结合铁路施工，机制砂混凝土试拌经验和试验结果，目前生产中使用的机制砂石粉的含量为4%~7%。

4.结语

由上可得，机制砂在铁路工程中扮演着重要角色，分析其性能以及应用现状十分有必要，正如本文所述，机制砂在当前的现浇结构以及混凝土结构中应用较多，在应用过程中应该严格把控其施工要点，提高施工质量，进一步满足铁路工程高性能混凝土施工的需要。

参考文献

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