浅谈机制砂在预制梁混凝土中的应用

浅谈机制砂在预制梁混凝土中的应用

张国康

中铁十局集团第一工程有限公司 

摘要：针对机制砂混凝土在桥梁上的应用存在的问题，结合宜威高速公路建设情况，机制砂特性在机制砂混凝土性能中的影响规律，分析了机制砂混凝土的性能影响因素，优选了施工配合比，结果表明，机制砂完全可以配制出高强度、工作性能满足预制梁要求的高强混凝土，具有较好的社会经济价值。

关键词：机制砂混凝土，配合比设计，质量

一、工程概况

四川省珙县地处川东南，当地无河砂，距离最近的采砂点云南水富180km，且运输条件较差。如采用河砂生产混凝土，不仅成本大幅度提高，且较差的运输条件将严重影响供应力，造成工期压力。经过多方面比选，最后决定采用机制砂配制混凝土。通过现场反复试验，掌握了机制砂混凝土的性能及质量控制要点，取得了很好的社会效益和经济效益。     

二、机制砂的基本技术指标

机制砂的定义:按照GB/T14684—2020迚筑用砂，其机制砂的定义为：由机械破碎、筛分制成的粒径小于4. 75 mm的岩石颗粒（但不包括软质岩、风化岩石的颗粒）。

三、本地机制砂的基本技术指标

在进行配合比设计之前，对四川省珙县的主要砂源进行考察，并取样进行检测，其主要的技术指标如表1、表2。

表1 颗粒级配筛分试验

表2 石粉含量、亚加蓝及压碎指标

通过以上试验结果可以看出，本地机制砂有以下的特点：机制砂基本为粗砂，颗粒级配呈两头大中间小分布，细度模数在3.0-3.5之间，砂的粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐，石粉含量在8%-15%之间，亚加蓝快速试验不合格，压碎指标较好，所以根据以上特点本地区的机制砂不符合国标中对机制砂的全部技术指标要求。因此我们要对机制砂进行改良来应用到桥梁混凝土中。

四、自产机制砂的技术指标

目前我项目所在标段挖方弃方较多，且多为岩石路基，通过对岩石的取样检测满足预制梁用母岩标准。岩石强度在120MPa，岩石为石灰岩。通过对其水洗取样进行检测，其主要结果如表3、表4

表4 石粉含量、亚加蓝及压碎指标

通过以上试验结果可以看出，本标段自产机制砂有以下的特点：机制砂基本为中砂，颗粒级配呈均匀分布，细度模数在2.6-3.0之间，砂的粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐，石粉含量在5%-10%之间，亚加蓝快速试验合格，压碎指标较好，所以根据以上特点本标段自产机制砂符合国标中对机制砂的全部技术指标要求。因此可以应用在桥梁混凝土中。

五、机制砂混凝土配合比设计

通过试验设计，最终确定了本标段预制梁使用的配合比如表5

表5预制梁用配合比

六、机制砂混凝土的质量控制

6.1原材料的质量控制

对每批进场的原材料在使用前要严格按照标准进行检验，合格后方能使用。重点控制指标：

水泥：标准稠度用水量、凝结时间、安定性、3d强度、28d强度

粗集料：颗粒级配、最大粒径、针片状含量、泥块含量、含泥量

外加剂：与水泥的适应性、坍落度经时损失，减水率、氯离子含量

机制砂：颗粒级配、含泥量、石粉含量（亚加蓝快速试验）机制砂中的石粉含量也是有一定限度的，超过这一限度，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物变得干稠，也会导致强度下降。采用不同细度模数进行拌合试验，见表6

表6 不同的细度模数进行拌合试验

从混凝土力学性能指标来看，机制砂细度模数的增加，降低了混凝土28d的抗压强度，一般来说，随着机制砂细度模数的增大，材料的孔隙率增加，从而降低了混凝土的强度，因此，在施工中应严格控制机制砂的细度模数[1]。

6.2过程控制

（1）拌合时严格执行施工配合比，确保拌合时间。

（2）混凝土拌合站控制系统即自动计量系统要定期进行标定，每工作班次在使用前要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过：水泥、减水剂、水为±1%，粗细骨料±2%。

（3）做好开盘鉴定工作，每次施工前检测混凝土拌合物的坍落度和坍落度经时损失。确保混凝土到达施工现场的坍落度符合施工要求。

（4）及时检测砂石料的颗粒级配是否符合配合比要求，在砂石级配改变时及时对配合比进行调整。

（5）施工过程中加强施工质量的控制，严禁随意往混凝土中加水，振捣过程中严格控制，防止漏振、过振。

（6）混凝土浇筑完成后，及时进行覆盖养护，防止混凝土表面失水过快造成裂缝，养护周期一定要符合要求。高温季节洒水时间宜避开中午温度最高时间。

（7）混凝土取样要按照分批混凝土的方量和各施工环节要求进行取样制作试件，检测混凝土的28d抗压强度。

七、工程应用效果

从搅拌站生产情况来看，在拌合物性能方面机制砂配制混凝土的和易性接近普通混凝土[2]，在抗压强度方而，试验室根椐一年多的统计数据表明机制砂配制的混凝土的抗压强度全部满足设计要求，另外耐久性等其他方面的性能也符合设计要求。通过该工程的使用可以看出机制砂混凝土有以下特点：

(1) 机制砂中含有适当比例的石粉可以改善混凝土和易性，提高了混凝土密实度，即提髙混凝土的强度，改善混凝土的耐久性。

(2) 根据机制砂的特点进行混凝土配比设汁，通过合理利用机制砂中的石粉、调整机制砂的砂率，是完全可以配制出各方面性能较好的混凝土。

结语

通过机制砂混凝土的试配，对机制砂混凝土的工作性能和力学性能进行研究结论如下：

（1）机制砂细度模数在可控范围内增大后，也具有良好的施工性能。

（2）在标准养护条件下，机制砂混凝土力学性能优势明显。

（3）依据试验结果在宜威高速公路5标合同段进行预制梁生产，具有良好的表观质量和回弹强度。

参考文献

[1] 詹文华,魏盛春.机制砂在混凝土中的应用探讨. 2022年全国工程建设行业施工技术交流会论文集（下册），2022.

[2] 朱刚.机制砂在高性能混凝土中的应用研究.交通世界，2022.