机制砂在建筑工程混凝土中的应用

陈碧宗 （中铁二十二局集团第三工程有限公司，福建 厦门 361021）

1 机制砂主要技术指标

1.1 颗粒级配

不同筛孔的累计筛余划分为3个级配区这是在《建设用砂》（GB/T14684-2001）标准有明确规定的，筛孔的不同但是累计筛余的两个标准以及要求却是相同的，由于0.063mm筛孔的累计筛余划分级配区为《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-1992）标准，使用不同的筛子进行筛分实验，方筛孔的筛子在《建设用砂》（GB/T14684-2001）标准分筛实验中使用，圆筛孔的筛子在《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-1992）标准分筛实验中使用。

1.2 含泥量

当颗粒＜75μm，在天然砂中称为含泥量，在机制沙中则为石粉含量。石粉在混凝土中起到加固作用，而泥在混凝土中起到降固作用，75μm以下的泥和石粉颗粒是无法通过目测及传统的含泥量筛洗试验进行测定评估的，这就需要使用亚甲蓝MB值试验方法检测，并根据《建设用砂》（GB/T14684-2001）标准判定＜75μm的颗粒的性质为纯石粉或泥土[1]。

1.3 石粉含量

在机制砂的生产过程中就会有石粉的产生，在对机制砂进行级配的过程中也少不了石粉在其中的作用。在＜75μm的颗粒中虽然石粉与泥共同存在，但石粉与泥在性质与成分上却是截然不同的，在粒度的分布上及整个混凝土中所起到的作用也是截然不同的。机制砂中存在适量的石粉会将混凝土的细级配进行改善，从而更好地提高混凝土的严密度，促使混凝土各方面性能的全面提高。

2 试验研究

2.1 试验方法

选取两种级配的机制砂A、B均为恒坤拓峰采石厂生产的并具有一定的意义的作为实验用砂和天然河砂C对比，通过分析颗粒级配、石粉含量、亚甲蓝吸附值这些机制砂中的成分并与混凝土的强度及工作度进行比较从而知道受到的影响程度。在进行实验时所使用的材料均是相同的，其中包括水泥、粉煤灰、粗骨料及外加剂，再比例的配比方面也需要完全一致，这样配置的混凝土在混凝土拌合物的初始坍落度、和易性、标养强度方面才有一定的可比性。

2.2 试验材料与试验配合比

①砂子：机制砂A、B为某采石公司生产。②碎石：5～20mm连续级配的机碎石来自某采石公司。③水泥：P.042.5，28d抗压强度为51.2MPa。④外加剂：减水率22.0%，CON-10泵送剂。⑤粉煤灰：需水量104%，产自某热电厂Ⅱ级粉煤灰。

为了利于比较，本试验使用相同基准配合比，具体如下：水泥 300kg/m3；水 165kg/m3；砂 834kg/m3；石1060kg/m3；粉煤灰 80kg/m3；泵送剂 10.3kg/m3。

2.3 试验情况

2.3.1 颗粒级配对泵送混凝土性能的影响

从颗粒级配对混凝土的影响结果可知，石粉的存在及含量的多少对机制砂混凝土的和易性起到了尤为重要的作用[2]。原因主要是机制砂在外形上属于体棱角偏多表面粗糙的多面体，这就造成相对细颗粒较少，由于石粉的含量较低，这就使混凝土在流动性、粘聚性及保水性方面显现出差距，对混凝土的工作性能产生一定的影响。石粉的颗粒多数处于10～75μm范围内，石粉量的适当存在对机制砂级配中提高细颗粒组分有一定的帮助，从而使机制砂的级配更为合理，对混凝土的工作性起到了改善作用，达到了提高混凝土的密实性与强度的作用。

2.3.2 石粉含量对泵送混凝土性能的影响

通过上面的实验研究结果，如果对砂A予以调整，通过对不同含量的石粉在混凝土中的工作度中的作用进行比较，得到试验结果。从结果可看出，当砂中所含有的石粉含量＜5%时，这时的混凝土的和易性较低，就会有泌水现象出现，在这种情况下粘聚性与流动性也不是十分好。当石粉含量在沙中达到8%～12%之间时，这时混凝土的和易性就是极好的，同样的初始坍落度和1h后坍落度保留值也都是比较符合标准的，这样就能达到施工的标准了。当石粉含量在沙中≥15%时，这时的混凝土的和易性对施工的要求也是可以达标的，但这种配比的混凝土偏向于粘稠，使在搅拌时与泵运输过程中的阻力大大增加。由于人工砂在建筑工程的使用中没有足够的经验使《建设用砂》（GB/T14684-2001）规范制定，这里不仅有推荐了石粉含量的指标，还对不同地区及不同用途可通过实验进行验证后，由供货方与使用方通过共同商议对石粉含量进行确认。

2.3.3 含泥量（MB值）对泵送混凝土性能的影响

根据以上的得出的实验结果后，对A砂用量从新进行了调整，这样将不同的含泥量对混凝土产生的影响进行比较，试验结果见下表。

混凝土拌合物性能及抗压强度

通过这些试验得出：在进行混凝土的配置与泵送过程中机制砂中的颗粒级别和石粉的含量及含泥量（MB值）这些都会对混凝土的性能产生及其严重的影响。要想使机制砂在商品混凝土中发挥作用，控制好机制砂的细度模数和颗粒配级就成为主要的任务，保证机制砂中含泥量在最低水平并使石粉含量适中。

3 应用实例分析

3.1 工程概况

某工程总建筑面积30万m2，采用钢筋混凝土核心筒作为主楼的结构类型，裙楼同样使用钢筋混凝土作为框架，2.1万m2的面积，作为基础底板，这就需要混凝土的总数量为14万m3，有3万m3的混凝土用作底板。这项工程共计28层，地下为4层，地上24层两个主楼，底板使用的为C35S10混凝土，混凝土的最高强度是C55。

3.2 采取的主要技术和施工措施

①混泥土是依据结构长城杯对质量要求，对原所材料进行合理的选取采购。对原材料的选取首先是性能方面一定要好，搭配方面必须合理；其次所选取的原材料质量控制必须稳定；再有就是必须保证在工程施工期间所使用的混凝土均是同等材料同等质量的。

②由于该工程底板施工具有一定的特殊性，由于存在底板大体积混凝土这一特性造成在质量控制有一定难度，这就需要将混凝土配合比合理优化。可以与设计部门及施工等部门进行沟通将验收标准定为60d强度。在对混凝土强度及抗渗性能和施工性能等条件均能保证的前提下，可使水泥水化总发热量最小的单方混凝土。粗细骨料必须选用品级良好的，粗细骨料的使用尽可能大地提高堆积密度，这样才能使胶原材料的总量降低。尤其砂子，对于机制砂中的含泥量一定要进行严格的把控，可以对石粉的含量进行适量的放宽至10%的石粉含量，这对混凝土的和易性可以起很好的改善作用，并能提高混凝土的流动性强化混凝土的粘聚性。对于粉煤灰技术使用大掺量方式，可以合理减低单位水泥的消耗，这样做有助于水热化的降低，从而改进混凝土的和易性，这样对于泵送是有帮助的。还有，粉煤灰所具有的填充效果与化学效应在混凝土中可起到加固严密的作用，并能降低裂缝的发生率，使混凝土的坚固性更为持久，可在混凝土中添加缓凝型泵送剂，掌握好添加量对混凝土的凝结时间的延长有一定的帮助，对凝固时间进行合理的控制，14～16h为早期的凝固时长，最终的凝固时长为18～20h，这对混凝土在分层浇筑时不会出现冷缝起到了保证作用，并将水化热的释放速度进行了延长，大大降低了放热峰值，从而做到将混凝土危害裂缝降到最低。合理的加入适量低碱低掺量膨胀剂，这样水泥的用量就可以适量减少，同时促使混凝土发生轻度的膨胀，从而完成补偿收缩的目的，同样是为了保证混凝土不出现裂缝。

3.3 应用效果

施工中通过相互配合，积极面对，细心施工，使整个主楼底板的混凝土浇筑工程在48h内全面完成，所有温差均在规定的温度范围以内，在第3d时出现水化温升最高峰，62℃为中心温度，41℃为混凝土表面温度，22℃为大气温度，整个工程无施工冷缝及危险裂缝；所使用的高强度混凝土和抗渗混凝土的各项相应指标均未出现超标现象，并使工程所用混凝土颜色统一，外观平整无明显气泡存在。

4 结束语

综上所述，对于施工工程的建设，在混凝土结构中作为主要原材料的砂，其质量好坏在整个工程的质量中起到军定性的作用，对于混凝土中符合条件的砂选择好以后，配以物美价廉的材料，这样可以完全达到施工质量的标准，又能降低成本，做到一举两得。