高博 孙鹏
(中交一公局总承包经营分公司北京 100024)
机制砂在高性能混凝土中的应用
高博孙鹏
(中交一公局总承包经营分公司北京100024)
本文依托实际工程,结合渝东南地区混凝土原材料的实际情况,采用当地产的机制砂和天然砂混合以及控制机制砂石粉含量的方法,通过试验优化混凝土配合比,试验结果表明,用60%的机制砂与40%的天然细砂作为细集料的高性能混凝土其各项技术指标要求能够达到设计和施工要求,与天然中砂相比,其环保性和经济性更为理想。
机制砂;高性能混凝土;混凝土配合比;经济性
随着我国基础设施建设的高速发展,建筑用砂需求的逐年增加。据统计,目前我国每年消耗砂资源50亿m3。由于天然砂资源逐步减少且分布不均,短期内不可再生,过度开采天然砂对环境也造成了很大的破坏,所以为了节约资源与能源,降低成本,保护环境,使用机制砂代替天然砂已成为可持续发展的必然选择。
由于本工程地处渝东南地区,地理环境十分恶略,为典型的山区高速公路,当地的天然河砂资源较少,且含泥量比较大,级配差,不能用于高标号、高性能混凝土。因此,在桥梁上部构造的施工中只能采用洞庭湖河砂,但洞庭湖河砂的运距远,单价高,且供应紧张。所以,为了保证工程质量,降低工程造价,保护当地环境,我部决定采用当地产的机制砂和洞庭湖河砂的混合料作为混凝土的细集料。
首先我部对当地的岩石进行了调查分析。分析指出,当地的岩石为沉积岩(水成岩)中的石灰岩且为白云质灰岩,属于岩石层理较明显的中硬岩石,其抗压强度在60~150MPa,吸水率在0.1~4.5%,表观密度在2000~2800kg/m3。通过试验确定本地区岩石的单轴保水抗压强度平均值为80MPa,吸水率平均值为1.5%,表观密度平均值为2650kg/m3。以上数据表明,使用其作为机制砂的母材能够充分满足设计和规范要求;其次使用专门的制砂设备,调整筛网和控制粉尘含量,发现其级配和细度模数等技术指标能够达到设计和规范要求。
当机制砂和河砂的参配比例为6:4时,混凝土强度和工作性能最佳,在满足设计和施工要求的同时还有相当的经济性。
当细集料为100%机制砂时,虽然混凝土强度较高,工作性能不佳(较粘)。
当细集料为100%河砂时,虽然混凝土各方面都能满足设计和施工要求,但其成本太高。通过以上总结,我部选择编号为3的混凝土配合比为试验室配合比。
在实际施工时由于机制砂的自身特点,为保证工程质量,我们还应加强以下几点的过程质量控制:
(1)严格控制生产机制砂的母材原料,保证母材性能;
(2)严格控制机制砂的生产加工工艺,确保机制砂在进场时应进行颗粒级配、细度模数、泥块含量、石粉含量、MB值、松堆密度、压碎值等指标的检验工作。同时,由于机制砂为岩石经破碎、筛分制得,生产过程中容易产生质量波动。为保证混凝土质量,机制砂的细度模数变化范围不应超过±0.2,石粉含量的变化范围不应超过±2。
(3)由于混合砂拌制的混凝土与河砂拌制的混凝土比较,其工作性能相对较差,虽然通过试验比较两者拌制的混凝土外观质量和强度相对差不多,但混合砂拌制的混凝土外观质量和强度不是很稳定。为了达到外观质量和强度相对稳定的效果,混凝土的搅拌宜采用双卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机拌和,不得使用自落式搅拌机,搅拌站应采用计算机控制技术,现场关键部位采用监控系统,搅拌混凝土前应严格测定粗细集料的含水率,以便及时调整施工配合比。
(4)延长混凝土的拌和时间,使之能够充分的搅拌均匀以增强混凝土的和易性,由于混合砂内含机制砂而机制砂不象河砂那样光圆所以作了拌和时间的逐步加长试验,观察混凝土的性能,根据试验,最终确定拌和时间为2.5~3min。
(5)混凝土最好采用混凝土罐车运输,并且利用施工现场环境及施工便道条件设计好运输路线有效的缩短混凝土的运输距离,防止混凝土离析,混凝土运输时间控制在30min左右。
利用正交试验对C50混合砂高性能混凝土配合比进行优化,试验结果表明:用60%的机制砂与40%的天然细砂作细集料能配制出和易性、力学性能良好的高性能混凝土。
结合渝东南的实际情况,机制砂和天然细砂按合适比例混掺后可以替代河砂配制高性能混凝土,缓解此区域建筑用砂矛盾,不仅具有一定的经济性和适应性,还具有一定的环境效益和社会效益。由于机制砂的生产不受气候、季节的影响,在生产工艺上若能加强有效控制,使其性能指标相对稳定,则混凝土的和易性、力学性及经济性都有明显改善,有利于提高建筑工程的质量和控制其成本。
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TU528
A
1673-0038(2015)48-0130-01
2015-11-14