水泥混凝土中机制砂的运用性能分析

吕效伟

（甘肃新科建工监理咨询有限公司，甘肃兰州 730000）

0 前言

近年来，我国交通工程在混凝土技术中提出了非常高的天然砂质量要求。但是在天然砂紧缺的情况下只有少量的天然砂能够使相关质量要求得到满足，这一情况在很大程度上限制了交通工程施工质量的提升，并且在开采天然砂的过程中还会破坏环境。由此相关人员越来越重视机制砂在水泥混凝土中的运用。

1 工程概况

本次工程为某高速公路工程，为双向四车道设计，拥有约78km 全长，80km/h 设计时速，38%的全线桥隧比例，在本次工程中约使用48.9 万m3的水泥混凝土。在本次高速公路工程中天然砂被机制砂所取代，不但实现了河沙资源的节约，使沿线自然环境得到了保护，而且实现了混凝土成本降低，提升了工程的经济效益。

2 天然砂与机制砂的性能对比

在物理性能方面天然砂和机制砂存在较多差异，所以使用这两种砂拌制的混凝土，也会存在明显不同的耐久性能和使用性能，对本次高速公路工程中所使用的天然砂和机制砂进行取样，与国家相关检验标准相结合开展对比试验，得到了如表1 和表2所示的结果。

表1 机制砂性能指标参数

表2 天然砂性能指标参数

由上表可知：

1）与机制砂相比，天然砂拥有较高的细度模数，但是无法有效控制石粉含量和颗粒级配等，且在开展施工时，相关人员很难有效控制坍落度，会在一定程度上降低混凝土的强度，从而对结构耐久性产生不良影响；

2）天然砂拥有较高的含泥量，并且天然砂的含泥量差异较大，部分天然砂无法使颗粒级配的规范要求得到满足。并且天然砂中的泥拥有较强的吸附性，会对黏结集料和材料产生不良影响，进而对混凝土的耐久性和强度产生影响[1]。

3 水泥混凝土抗压强度分析

3.1 混凝土抗压强度受天然砂和机制砂的影响情况

对两个标段中所使用的机制砂和天然砂开展混凝土室内试验，最终得到了如表3所示的结果。

表3 水泥混凝土抗压强度参数

由上表结果可知：

1）通过对比两个标段水泥混凝土抗压强度参数可知，与机制砂混凝土相比，天然砂混凝土能够拥有高出约5%的砂率，并且混凝土使用泵送的方式施工需要满足相对较高的砂率要求；

2）在拥有相同的砂率和水灰比时，与天然砂混凝土相比，机制砂混凝土会拥有更小的坍落度。与天然砂的混凝土容重相比，机制砂混凝土能够拥有高出约30kg/m3的容重。与天然砂混凝土相比，机制砂混凝土相对来说拥有较高的抗压强度，对其原因进行分析，可能是因为混合料的空隙中填充了多余的石粉颗粒，使混合料的密实性得到了提升，进而实现混合料强度的提升[2]。在使用机制砂拌制混凝土的过程中需要注意，需要与机制砂的特点相结合，将水胶比控制在较低水平，不但能够为混凝土的耐久性、操作性、强度、和易性提供有效保障，还能够增强混凝土的干燥收缩性能和弹性模量。

3.2 C50混凝土强度受石粉含量的影响情况

在C50 混凝土配制中使用石粉含量不同的机制砂，然后分别完成立方体抗压强度检测，得到了相关结果。由C50混凝土强度受石粉含量的影响可知：

1）在3d时石粉含量不同的机制砂混凝土拥有较为相近的强度值，并且在不断提高石粉含量的过程中，会拥有较为稳定的混凝土强度。在28d时混凝土拥有最大的强度差异；

2）与其他石粉含量相比，拥有3%石粉含量的混凝土在各龄期拥有最低的强度值；

3）当混凝土拥有9%以上的石粉含量后，在不断提升石粉含量的过程中会在不同程度上降低混凝土强度。对其原因进行分析，可能是因为C50 水泥混凝土中拥有较多的水泥，当石粉含量过多时会导致水泥活性降低，从而对提升混凝土强度产生不良影响[3]。

4 应用机制砂混凝土时应注意的问题

首先，在拌和混凝土的过程中，应该严格遵循前期试验所得到的最优配比拌合各种配料，因为机制砂拥有较为粗糙的表面和颗粒棱角，所以拌制的混凝土拥有较差的和易性，可能导致混凝土的泌水率处于较高水平，且拥有非常敏感的用水量，所以与拌制天然砂混凝土相比，在拌制机制砂混凝土时应该结合实际情况增加30-60s 的时间，从而使混凝土的和易性要求得到满足，同时需要保证在混凝土内部均匀分布机制砂，能够使混凝土强度分布离散的情况得到有效避免。

其次，在振捣混凝土方面，相关人员应该对混凝土振捣过程进行仔细观察，保证满足有浆且表面平坦、不沉落均匀、无冒泡情况等要求，每个振点应该控制约25s的振捣时间。

最后，在养护机制砂混凝土方面，相关人员想要使干燥收缩和塑性收缩导致的机制砂混凝土裂缝得到避免，保证结构满足使用耐久性的要求，需要在完成施工后及时有效地开展养护机制砂混凝土的工作，养护方式与天然砂混凝土相同，可以采取草帘覆盖、洒水等措施，但是需要注意适当延长养护时间，正常情况下应该连续开展超过15d的养护。

5 结语

综上所述，在水泥混凝土中使用机制砂能够在一定程度上提升混凝土的耐久性、强度以及操作性等，特别是在标号较低的混凝土中，集料中的空隙将会被石粉所填充，能够使混凝土孔隙结构得到改善，使其拥有比天然砂混凝土更高的抗渗性和强度。