机制砂在水泥混凝土中的应用

唐仲达

摘 要：本文首先介绍了机制砂特点，分析了机制砂对水泥混凝土影响因素及机制砂水泥混凝土常见问题，对机制砂在水泥混凝土中的应用进行了深入探讨。最为常见的侵蚀性介质是海水、酸类以及硫酸盐。水泥混凝土一旦遭到化学侵蚀就会严重影响到耐久性，为了解决这个问题，工程人员往往是通过提升混凝土的抗渗性从而来最终减少介质对混凝土造成的腐蚀。

关键词：机制砂 水泥混凝土 问题 应用结果

中图分类号：TU58 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（b）-0060-02

1 机制砂特点

（1）机制砂能够稳定地按国家标准和工程质量的技术要求来控制石粉含量和级配要求等技术指标，以此满足工程需求。（2）机制砂颗粒多为有棱角的立方体，表面粗糙且比表面积大，颗粒间的咬合力增加，所以配置的混凝土强度更高。采用同样的材料，机制砂配置的混凝土要比同标号河砂配置的混凝土强度能高出2～3MPa；就外观质量而言，机制砂配置的混凝土稍差。（3）机制砂可以和碎石一起生产，有利于矿产资源的综合利用。就地取材，生产方便，减少污染，降低成本。（4）机制砂的表观密度为2700kg/m3，略大于河砂，颗粒级配在0.15～4.75mm之间，有0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm几个规格组成，压碎值在7%左右，石粉含量控制在10%左右。（5）机制砂的细度模数一般在2.6～3.2之间，属于中粗砂的范围，所以配置混凝土时，砂率达到0.4～0.5之间。

2 机制砂对水泥混凝土影响因素

2.1 化学侵蚀

水泥混凝土所处环境非常复杂，在实际施工过程中某些介质会通过孔隙浸入到混凝土中，从而与水泥水化产物以及孔隙液发生化学反应，最终会使得水泥混凝土遭受病害。通常情况下能够引起化学反应的介质大多是以水为媒介的。最为常见的侵蚀性介质是海水、酸类以及硫酸盐。水泥混凝土一旦遭到化学侵蚀就会严重影响到耐久性，为了解决这个问题，工程人员往往是通过提升混凝土的抗渗性从而来最终减少介质对混凝土造成的腐蚀。

2.2 碱集料反应

在水泥混凝土中的碱集料反应会产生膨胀物质从而引起混凝土产生内部自膨胀应力，最终会使得混凝土产生裂缝。由碱集料反应带来的破坏是很难预防的，发生之后也很难阻止。这是影响水泥混凝土耐久性的重要因素。需要注意的是，碱集料反应的产生必须要具有三个条件：一是在配制混凝土过程中环境适合碱的渗入；二是要具有一定数量的碱活性矿物集料；三是要能够提供反应物吸水膨胀所需水分。只有在满足这三个条件下才能实现膨胀。碱集料含量多的时候发生的化学反应也就会越明显。

2.3 裂缝

裂缝是对水泥混凝土耐久性造成严重影响的最为典型的因素。在水泥混凝土中裂缝是由多种不同原因造成的，构造处理不当、水泥混凝土干缩、碱集料反应、钢筋锈蚀、荷载作用等因素是影响混凝土裂缝的重要因素。对于这些因素我们必须引起高度重视。混凝土一旦产生裂缝就会加速钢筋的锈蚀，从而最终会影响到水泥混凝土结构的耐久性。这是我们在实际工作过程中需要高度重视的一点。

2.4 抗渗性

通常情况下在水泥混凝土结构中随着集料参量的增加，接口区对混凝土渗透性的影响也会较大。集料的形状、级配以及最大粒径都会对水泥浆体界面结构产生重要影响。当混凝土内部结构中集料不好的时候，界面上就会存在较多孔隙以及自由水。水分蒸发之后就会产生较多孔隙，随着孔隙的增多，水泥混凝土抗渗性也就会变得越来越差。针对机制砂对水泥混凝土抗渗性影响的分析，我们将通过专门试验的方式来进行深入分析。工程人员通过应用不同岩性的粗集料来深入分析它们对水泥混凝土抗渗性能造成的影响。通过专门试验工作人员发现，当水灰比逐渐减小的时候，水泥混凝土渗水高度也将会随之减少。水灰比是0.35和0.39的时候，水泥混凝土渗水高度则是明显要大的。对不同岩性水泥混凝土进行分析，发现在相同水灰比下石灰岩混凝土渗水高度是最大的，因而石灰岩混凝土抗渗性能也是最差的。在水灰比不断增大的背景下水泥混凝土渗水高度差值也将会变得越来越小。经过分析我们就会发现，当水灰比很小的时候粗集料对水泥混凝土抗渗性没有影响，而当水灰比大于0.35的时候粗集料岩性就会对水泥混凝土抗渗性造成一定影响；粗集料越密实，抗渗能力也就越好。

3 机制砂水泥混凝土常见问题的分析

3.1 混凝土干缩裂纹

C50混凝土采用原为华新P.O42.5普通硅酸盐水泥，该水泥需水量较大，标准稠度用水量比一般普通硅酸盐水泥要大5～7mL。一般认为，水泥需水量大，可以反映出水泥细度较大，厂家设备先进，但是由于预制梁混凝土拌合用水量很低，在水分不能得到有效补充的情况下，极易形成裂纹。后本项目选用“海螺”P.O425水泥，并将机制砂石粉含量控制在7%以内，该问题得到解决。

3.2 混凝土气泡

预制梁为T形梁，由于其断面尺寸较小，但梁体高度相对较大，混凝土在施工过程中，会产生气泡，严重影响预制梁外观。形成原因主要有：机制砂水泥混凝土流动性差，如果振捣不良，不易填充碎石产生的空隙，形成气泡，且气泡不易排除；外加剂在调整时需要保证混凝土的流动性，会添加引气成分，从而在混凝土中产生气泡，如果不有效排除，会汇聚成较大气泡，影响外观质量。为此采取以下措施：严格控制机制砂质量，调整机制砂级配，控制石粉含量；采用高振频、低振幅的附着式振捣器，配合插入式振捣棒；混凝土分层浇筑，最大层厚不超过40cm，效果较好。

4 机制砂应用在混凝土中的试验结果

4.1 混凝土强度

强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。因而机制砂对水泥混凝土的强度影响也是混凝土工作者最关心的一个问题。据资料显示，在同等条件下，用机制砂配制的混凝土比天然河砂配制出的混凝土强度略高。由石灰石破碎而成的机制砂，其成分是碳酸钙，处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，天然河砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且机制砂质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；机制砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的黏结。

4.2 混凝土弹性模量

机制砂粗糙多棱角的颗粒在砂浆中起着骨架作用，限制了水泥石的变形及骨料颗粒之间的滑动；机制砂與水泥石间有良好的黏结界面，使得界面孔隙少，减少了应力集中；机制砂密度大，空隙率小，有利于提高混凝土抗压弹模的受压徐变强度。研究结果均表明，在保持相同水灰比和水泥用量的条件下，机制砂混凝土的弹性模量高于普通混凝土。

5 结语

综合上述研究结果，可以看出机制砂水泥混凝土在工作性、强度、抗渗性、抗冻性、耐久性等方面表现出一定的优越性，尤其是在低标号混凝土中，石粉具有一定的微集料填充效果，改善混凝土的孔隙结构，使得其强度、抗渗性、抗冻性都较天然河砂混凝土好。机制砂水泥混凝土的成功应用，为机制砂在混凝土中的推广应用提供了理论和实践依据。

参考文献

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[3] 叶斐，陈辉辉.机制砂在水泥混凝土中的应用[J].门窗，2017（10）：231.