公路工程机制砂混凝土性能探究

俞国栋

（甘肃省交通工程质量安全监督管理局，甘肃 兰州 730070）

一、材料

根据某项目施工中的试验研究来看，机制砂自身拥有较为粗糙的表面，存在棱角数量较大。在各类因素综合影响下，机制砂混凝土的原材料综合性能存在较大变化，主要变化包含了综合强度和可扩展性等。

二、砂率对机制砂混凝土性能造成的影响

一般情况下，采用机制砂拌和混凝土时的砂率太低，混凝土性能会存在泌水、离析等问题；而当机制砂混凝土砂率过高，机制砂混凝土又会存在流动度较差、黏性不够等问题。在机制砂混凝土性能的各类影响因素中，砂率属于关键性因素。

为了进一步细化研究机制砂配合比中砂率对混凝土带来的各方面影响，确定机制砂混凝土的强度、坍落度与扩展度三部分作为主要参考指标，开展了具体试验验。对3组砂率不同的机制砂混凝土性能进行考察。

3组机制砂混凝土的砂率分别为A组40%，B组45%，C组50%。结果显示C组坍落度性能最强，B组次之，A组最弱；C组扩展性能最强，B组次之，A组最弱。3组机制砂混凝土的综合强度相比较，相对差异小。机制砂混凝土的砂率在45%～50%浮动为最佳，若比最佳值高，则可能会使得机制砂混凝土过于干燥，影响其综合使用性能。若低于最佳值，则可能会使得机制混凝土强度不够，出现和易性欠缺等问题。故应当结合机制砂混凝土实际应用情况，以最优值为基础，调整砂率。

三、胶凝材料含量对机制砂混凝土性能造成的影响

结合实际施工情况及3组机制砂混凝土试验来看，机制砂混凝土采用的一般为中砂，同时在调整混凝土的配合比时也会出现部分限制因素。考虑到该情况，在工作实践时，适当加入合适比例的胶凝材料，从而完整填充机制砂混凝土内部存在的缝隙，提高混凝土建筑表面平整度。另外，该方法也可以有效提高机制砂混凝土的稳定性与和易性，满足混凝土搅拌设备的基本需要。

如果机制砂混凝土本身强度处于较低情况，则在对混凝土采取拌和措施时，会相应减少水泥的使用量，而这一情况的最终结果是胶凝材料的整体含量会随之相应降低。结合这种情况来看，如果想要有效提高机制砂混凝土的综合性能，确保其性能稳定，则需要在调整配合比时，制定一个胶凝材料使用量的最低标准，从而确保机制砂混凝土的胶凝材料满足最低要求，进而确保在机制砂混凝土内胶凝材料含量满足可泵性需求的基础上，满足建筑工程施工需要。

为了详细研究配合比中胶凝材料给机制砂混凝土各方面带来的影响，尤其是混凝土坍塌、粘聚、保持水分及可泵性等四方面综合性能，采取了对应的试验。试验将4组胶凝材料含量不同的机制砂混凝土的综合性能进行了比较。（4组样本机制砂混凝土的胶凝材料含量分别为：A组310kg/m3，B组330kg/m3，C组350kg/m3，D组380kg/m3）。记录不同胶凝材料含量下，机制砂混凝土的综合性能相互对比。

A、B两组机制砂混凝土的四项性能均较差，而C组机制砂混凝土的四项性能则比A、B组相对良好，D组机制砂混凝土的四项性能比C组相对较好。根据以上4组试验结果可知，在控制机制砂混凝土的胶凝材料含量时350kg/m3～380kg/m3为宜，若胶凝材料低于350kg/m3，则坍塌度、黏聚性能、保持水分性能及可泵性均会受到影响，给机制砂混凝土施工实践带来诸多不便。

以提高机制砂混凝土的综合性能为目的，则需要在控制其胶凝材料含量时，优先确保配合比值的合理性，再确认胶凝材料的使用量至少高于330kg/m3这一数值。

四、水胶比对机制砂混凝土性能造成的影响

从某项目施工实践角度考虑，在机制砂混凝土的材料基本确定的基础上，混凝土的强度往往会同胶凝材料的含量呈现出正比例增长的关系。则水灰比确定的情况下，对机制砂混凝土的综合强度可能会优于普通混凝土，综合考虑多种原因。

一是由于机制砂混凝土采用天然砂做主要成分，因而其综合硬度、表面性质稳定性等均处于较高水平，又由于机制砂表面较为粗糙且含有较多棱角，在拌和时其黏结性能也会有所改善。

二是由于机制砂混凝土的特性，在拌和时混凝土内部所存在的石粉会与混凝土的水泥等拌和料发生充分反映，并析出水化碳铝酸钙等成分，进一步对混凝土内部各掺和料的相互反应发挥抑制作用。

三是机制砂混凝土中含有大量碳酸钙，在拌和时长期受到高浓度氢氧化钙影响，表面也会出现必然性反应。如果混凝土采用的是天然砂，则内部会含有大量二氧化硅，不容易出现化学反应。另外机制砂混凝土与天然砂混凝土相比，虽然均含有石粉，但前者的石粉颗粒相对较为细小，因而在发生反应时，更为充分。同时，这部分石粉在发生反应后，能够充分填补混凝土内部所含的孔隙，从而显著提高其密实性，提升其综合强度。

为了明确水灰比给混凝土强度带来的巨大影响，同样对比4组不同水灰比的机制砂混凝土性能（A组为0.335，B组为0.435，C组为0.535，D组为0.635）。根据试验对比结果显示，水灰比的上升，混凝土强度也随之出现了变化。因而在其他掺合料比例不变的情况下，可以通过适当减小水胶比，水胶比不宜大于0.535或者更低，水胶比的降低对机制砂混凝土的强度提高有了较好的保障。

五、结语

本文主要结合了某项目施工中多次对机制砂混凝土试验结果的真实性，深入分析了机制砂混凝土各项性能带来的影响。根据试验研究最终结果，可大致得出经验结论，为确保机制砂混凝土各项性能的最优，为后续公路工程混凝土施工提供有力帮助，机制砂混凝土应将砂率、胶凝材料水胶比等控制在有效范围内。据调查国内各地区机制砂材质存在部分差异，在机制砂投入混凝土使用施工前还应做好大量的试验工作，确保机制砂混凝土的性能稳定性。