机制砂在高性能混凝土中的应用

许志强

摘要：通过试验并结合实际使用情况，阐述了机制砂在高性能混凝土中应用现状、作用机理。

Abstract： Through experiments and actual use， the application status and action mechanism of machine-made sand in high-performance concrete are expounded.

关键词：机制砂;高性能混凝土;应用

Key words： machine-made sand;high-performance concrete;application

中图分类号：TU528.31                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）10-0257-03

1  工程概况

沪昆客专泄水洞项目为原沪昆项目Ⅰ类变更工程，共 4个泄水洞。于麻拉寨隧道线路中心左侧新增泄水洞一座，全长1494m（集水廊道4个，长120m）。于茅坪山隧道进口至D1K596+300段，左线线路前进方向右侧45m新增1#泄水洞，全长2390m（集水廊道11个，长330m）;于茅坪山隧道D1K596+275～D1K597+100段，左线线路前进方向左侧约40m新增2#泄水洞，全长823m（集水廊道3个，长90m）;于茅坪山隧道D1K597+657～D1K601+350段，左线线路前进方向左侧约40m新增3#泄水洞，全长3695m（集水廊道17个，长510m）。

2  地质条件

贵州地处云贵高原东坡，海拔从数十米到两千米，河谷深切，水流湍急，分别流入长江及珠江，省内很难存积大量河沙，这是河沙匮乏的根本原因。而且岩溶地质达70%以上，碳酸盐风化、溶蚀之后的天然砂、石經长距离的水流冲运至长江或珠江时，细小颗粒多已溶解、磨蚀殆尽，只有硅质细砂存留下来，粗石块已呈卵石状。这种大范围的地形、地貌、地质特点，不只是国内，国外也少见，如对这种笨重的材料要从两江运回河砂，至少是很不经济的，因此只能开发利用机制砂。在混凝土中采用机制砂替换天然砂，可以有效降低混凝土的生产成本，改善和缓解地区性资源的紧张压力，给项目降低了成本的同时节省了资源也保护了环境，具有较高的经济效益和社会效益。

3  机制砂的定义与技术标准

3.1 定义

3.1.1 机制砂

各类天然岩石通过开采，机械加工，筛分除尘等工序后得到的公称粒径小于4.75mm的颗粒状岩石。

3.1.2 机制砂混凝土

采用机制砂替代天然砂为细骨料，与胶凝材料（水泥和矿物掺合料）、粗骨料、水以及外加剂等材料经拌合后配制而成的混凝土。

3.1.3 石粉含量

在机制砂的加工过程中由母岩直接磨细而生成的公称粒径小于0.075mm的颗粒含量，其化学成分与母岩基本相同。

3.1.4 亚甲蓝

化学式：C16H18ClN3S·3H2O，是一种试验指示剂，通过试验确定机制砂中石粉的主要成分是否与母岩相同，是否存在膨胀性粘土矿物等有害物质。

3.1.5 碱活性成份

骨料中能在潮湿等环境下与各种原材料带入混凝土中的碱发生化学反应，使混凝土发生膨胀、导致结构物开裂甚至破坏的矿物质。

3.1.6 压碎指标

按现行规范规定方法通过试验测得机制砂抵抗破坏压碎的能力。

3.2 技术标准

技术标准主要参考国标《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）、铁路标准《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB 10424—2018）、和贵州地方标准《山砂混凝土技术规程》（DB24/016—2010），其中铁路标准略高于国标和贵州地方标准，贵州地方标准中未对泥块含量、氯离子含量做出具体要求。而石粉含量各个标准都做了祥细的要求，可见石粉含量对混凝土的重要性。

4  机制砂分类

4.1 按化学成分机制砂分为三类

①白云岩质CaMg（CO3）2;②石灰岩质CaCO3;③硅质SiO2。

采用岩相法对机制砂的母材进行结构分析：

镜下鉴定：矿物成份与百分比;方解石：95～97%;泥质：3～5%;构与构造：不等粒结构，块状构造。岩石的组成：岩石主要由方解石组成。

方解石为不规则粒状，根据粒径分为微晶方解石和细晶方解石。其中微晶方解石占方解石的60～65%，其直径通常小于0.01mm，与泥质在一起分布、鮞体大小不等。大者达到3.1mm，小者一般为0.02～0.6mm之间。另一种是细-中方解石，其粒径一般为0.02～0.2mm，最大粒径为0.4mm，是岩石的基质。泥质为微小的粘土矿物，其直径小于0.005mm，与微晶方解石分布在一起，不透明矿物主要呈细脉产出，脉宽0.01～0.06mm。

鉴定结论：该岩石为鮞状微晶灰岩。

4.2 按生产工艺机制砂分为二类

4.2.1 自然山砂

是从山场上可用锄镐采掘下来经过筛分分级使用的砂。自然山砂因粒度细，粘土等杂质含量大，压碎值指标高，质量很不稳定，多用于粉刷或蒸压灰砂砖，一般不能作钢筋混凝土使用。