浅析机制砂在水泥混凝土中的应用.pdf

随着高速公路建设的快速发展，机制砂在工程 2机制砂主要技术指标对水泥混凝 建设中越来越得到广泛应用。由于南渝高速公路建 设项目地处丘岭地带，项目所在地区天然河砂匮 土技术性能的影响 乏，且多为细砂，无法满足工程建设的需要，所以 通过工程施工实践发现，机制砂对混凝土的影 机制砂被广泛地应用在路基防护、桥梁结构等水泥 响因素较多，如泥块含量、有害物质、密度等，但 混凝土中。本文根据机制砂的特点和技术性能，结 这些指标的影响类似于天然砂，而有别于天然砂的 合普通混凝土的配制要求，对机制砂相关技术指标 影响指标主要体现在级配和细度模数、石粉含量以 进行合理分析，寻找出关键影响因素，为配制满足 及压碎值指标上。 设计强度和施工要求的机制砂混凝土总结出一些应 2.1级配及细度模数 对措施和规律，为今后工程建设中使用机制砂进行 由于本项目机制砂细度模数较大，在规范规定 水泥混凝土施工提供一些参考和借鉴。 的级配范围内，机制砂＞2.36mm和＜0.15mm的颗粒 相对偏多，而中间颗粒相对偏少（尤其是0.30mm1机制砂技术性能 ～1.18mm），在配制混凝土配合比时，机制砂对混 南渝高速公路J5合同段所用机制砂产于广安市武 凝土的和易性的影响相对较大，混凝土易出现泌 胜县，采用嘉陵江河滩卵石轧制加工而成。 水、离析等现象，从而影响混凝土质量。虽然在项 经对本项目谭家坝大桥料场的机制砂进行多次 目初期对机制砂进行过调整，但细度模数变小后， 现场抽样检测，机制砂的细度模数在3.1~3.6之间， 由生产工艺等原因其石粉含量也随之增加很多，有 属于粗砂；其筛分级配曲线均在国家标准《建筑用 时石粉含量达到了10%，超过了规范范围，在混凝土 砂》GB/T14684—2001规定的区间内；在亚甲蓝值检 配合比中增加了单位用水量，使混凝土收缩率增 测合格情况下，其石粉含量为2.6%～4.6%；其堆积 大，引起干缩开裂，从而影响混凝土强度和耐久性。 密度、表观密度、空隙率以及压碎值等主要技术指 本项目通过加强机制砂现场抽检频率，随时掌 标均符合国家标准《建筑用砂》要求，其检测指标 握机制砂质量状况，发现异常情况，及时对生产料 数据如表1所示。 场进行检查整改，通过调整振动筛倾斜角度或者发 现筛网损坏立即更换新筛网，确保了机制砂级配和 细度模数满足要求。 2.2石粉含量 从本项目配制的C15、C20、C25、C30、C40以 及C50各级混凝土配合比来看，由于本项目机制砂细 浅 析 机 制 砂 在 水 泥 混 凝 土 中 的 应 用 陈静 （四川川交路桥股份有限公司 四川广汉 618300） 【摘要】通过对机制砂技术性能的分析，及其对水泥混凝土的影响的阐述，结合工程建设过程中对 机制砂的实践应用，总结出一些使用经验，为今后在工程建设中采用机制砂混凝土施工提供参考。 【关键词】机制砂；水泥混凝土；应用 【中图分类号】U416.216【文献标识码】B 检测 项目 实测值 规范 规定值 细度模数 Mx 堆积密度 3 (kg/m ） 表观密度 3 (kg/m ） 空隙率 (%) 亚甲蓝值 MB(合格) 石粉含量 (%) 压碎值 (%) 3.1～3.7＞1350＞2500＜47＜5(II类)＜25 3.1～3.61524～1594 2635～266040.1～42.52.6～4.610～12 2011年第3期西南公路XINANGONGLU 表1机制砂检测指标数据汇总表 度模数较大，以及机制砂尖锐的颗粒形状，表面粗3.2砂率 由于机制砂自身特性，在配制普通混凝土确定糙，用水量相对较大，拌制C30及以下强度等级的混 不能简单的按天然砂混凝土砂率直接选取。与相同凝土易出现泌水离析现象，混凝土的和易性较差。 情况天然砂配制的混凝土相比，机制砂混凝土的砂但对于同一强度等级的混凝土配合比，在其他条件 率宜较天然砂混凝土高2%～4%。机制砂砂率过大,集相同的情况下，石粉含量相对较高的机制砂配制的 料的总表面积增大，混合料会显得干稠，流动性减混凝土和易性却相对较好。这说明在规范范围内的 小，如砂率较小，则砂浆量不足，坍落度较大，且石粉含量越高，其混凝土的和易性越好。这是因为 会引起混凝土的离析及泌水。机制砂配制混凝土的一定范围内的石粉含量，对混凝土中的骨料空隙能 砂率,应根据机制砂自身细度模数、石粉含量，按所起到很好的填充作用，从而增加混凝土的密实性， 选水灰比及其它材料的情况与用量经试验确定。石进而也增加混凝土的耐久性和强度。同时对机制砂 粉含量高的机制砂宜采用较低砂率，细度模数大的的级配也能起到有效的补充，改善混凝土的保水性 机制砂宜采用较高砂率。通过选取合理的砂率，达和粘聚性，从而提高混凝土的综合性能。 到调整改善机制砂混凝土和易性的效果。2.3压碎值 机制砂压碎指标值的控制同样重要。良好的机通过对以上混凝土配合比主要参数单位用水量 制砂颗粒形状应是规则方形或多边形颗粒。如加工和砂率的调整控制，在本项目桥梁工程中，以采用 时颗粒不规则，成针片状形，会使其压碎指标值偏机制砂配制的C50混凝土为例，其配合比完全满足施 高，机制砂的孔隙率相对增大，在其他条件不变的工性能和强度要求，相关具体参数如表2所示。 情况下所配制的混凝土保水性、流动性必然不好， 同时将增加水泥用量和用水量，直接影响混凝土收 缩开裂，降低混凝土结构耐久性。本项目机制砂颗 粒形状规则，其压碎值指标控制在10%～12%范围 内，满足规范要求。 4 机制砂水泥混凝土施工过程控制 3机制砂水泥混凝土配合比的主要 在施工过程中机制砂水泥混凝土的质量控制除了应 应对措施符合相关施工技术规范的常规要求外，还应特别注重对 混凝土搅拌、振捣和养生三个阶段的工艺质量控制。 针对以 上影响因素，在普通混 凝土配制过程 （1）搅拌：机制砂混凝土拌制、运输、浇筑等施 中，本项目充分利用机制砂自身特点，主要采取以 工要求均与天然砂混凝土施工相同，但机制砂混凝土现 下措施，弥补机制砂混凝土的不足，提高混凝土的 场搅拌时间应比天然砂混凝土现场搅拌时间增加30s。 和易性，保证混凝土施工性能和强度要求。 （2）振捣：按相关施工技术规范要求进行振捣 3.1单位用水量 操作，防止过振、漏振。机制砂混凝土比相同坍落 机制砂混凝土的和易性对用水量的变化比较敏 度的天然砂混凝土易液化离析，尤其要避免过振。 感，用水量偏大，混凝土极易出现离析和泌水，所 （3）养生：机制砂特别是高石粉含量的混凝 以在进行机制砂混凝土配合比设计时要充分考虑， 土，比天然砂混凝土在施工早期更易发生塑性收缩 合理控制。在其他条件一致的情况下，与天然砂相 和干燥收缩开裂，为了保证机制砂混凝土强度的正 比机制砂配制混凝土的单位用水量可适当增加，增 常发展和减少收缩，需特别注意早期养护，尤其要 加量由试验确定。在不掺减水剂的情况下，达到相 注意 加强 早期 的 及时 养护 并适 当延 长 养护 时间 同坍落度，机制砂混凝土比相应天然砂混凝土的单 2～3d。 位用水量应适当增加，且石粉含量越高，用水量越 5结束语 大。为避免因增加用水量而增大水泥用量，在机制 砂混凝土中应尽可能考虑掺用减水剂。 通过上述对机制砂的技术性能 （下转第页） 水灰比 42.5R 水泥 (kg) 水 (kg) 5～25mm 碎石 (kg) 机制砂 (kg) 高效 减水剂 (kg) 坍落度 (mm) 龄期28d 抗压强度 (MPa) 0.3248515311986164.858561.2 陈静浅析机制砂在水泥混凝土中的应用： 表2机制砂配制的C50混凝土相关参数 110 124 111 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 随着高速公路建设的快速发展，机制砂在工程 2机制砂主要技术指标对水泥混凝 建设中越来越得到广泛应用。由于南渝高速公路建 设项目地处丘岭地带，项目所在地区天然河砂匮 土技术性能的影响 乏，且多为细砂，无法满足工程建设的需要，所以 通过工程施工实践发现，机制砂对混凝土的影 机制砂被广泛地应用在路基防护、桥梁结构等水泥 响因素较多，如泥块含量、有害物质、密度等，但 混凝土中。本文根据机制砂的特点和技术性能，结 这些指标的影响类似于天然砂，而有别于天然砂的 合普通混凝土的配制要求，对机制砂相关技术指标 影响指标主要体现在级配和细度模数、石粉含量以 进行合理分析，寻找出关键影响因素，为配制满足 及压碎值指标上。 设计强度和施工要求的机制砂混凝土总结出一些应 2.1级配及细度模数 对措施和规律，为今后工程建设中使用机制砂进行 由于本项目机制砂细度模数较大，在规范规定 水泥混凝土施工提供一些参考和借鉴。 的级配范围内，机制砂＞2.36mm和＜0.15mm的颗粒 相对偏多，而中间颗粒相对偏少（尤其是0.30mm1机制砂技术性能 ～1.18mm），在配制混凝土配合比时，机制砂对混 南渝高速公路J5合同段所用机制砂产于广安市武 凝土的和易性的影响相对较大，混凝土易出现泌 胜县，采用嘉陵江河滩卵石轧制加工而成。 水、离析等现象，从而影响混凝土质量。虽然在项 经对本项目谭家坝大桥料场的机制砂进行多次 目初期对机制砂进行过调整，但细度模数变小后， 现场抽样检测，机制砂的细度模数在3.1~3.6之间， 由生产工艺等原因其石粉含量也随之增加很多，有 属于粗砂；其筛分级配曲线均在国家标准《建筑用 时石粉含量达到了10%，超过了规范范围，在混凝土 砂》GB/T14684—2001规定的区间内；在亚甲蓝值检 配合比中增加了单位用水量，使混凝土收缩率增 测合格情况下，其石粉含量为2.6%～4.6%；其堆积 大，引起干缩开裂，从而影响混凝土强度和耐久性。 密度、表观密度、空隙率以及压碎值等主要技术指 本项目通过加强机制砂现场抽检频率，随时掌 标均符合国家标准《建筑用砂》要求，其检测指标 握机制砂质量状况，发现异常情况，及时对生产料 数据如表1所示。 场进行检查整改，通过调整振动筛倾斜角度或者发 现筛网损坏立即更换新筛网，确保了机制砂级配和 细度模数满足要求。 2.2石粉含量 从本项目配制的C15、C20、C25、C30、C40以 及C50各级混凝土配合比来看，由于本项目机制砂细 浅析机制砂在水泥混凝土中的应用 陈静 （四川川交路桥股份有限公司 四川广汉 618300） 【摘要】通过对机制砂技术性能的分析，及其对水泥混凝土的影响的阐述，结合工程建设过程中对 机制砂的实践应用，总结出一些使用经验，为今后在工程建设中采用机制砂混凝土施工提供参考。 【关键词】机制砂；水泥混凝土；应用 【中图分类号】U416.216【文献标识码】B 检测 项目 实测值 规范 规定值 细度模数 Mx 堆积密度 3 (kg/m ） 表观密度 3 (kg/m ） 空隙率 (%) 亚甲蓝值 MB(合格) 石粉含量 (%) 压碎值 (%) 3.1～3.7＞1350＞2500＜47＜5(II类)＜25 3.1～3.61524～1594 2635～266040.1～42.52.6～4.610～12 2011年第3期西南公路XINANGONGLU 表1机制砂检测指标数据汇总表 度模数较大，以及机制砂尖锐的颗粒形状，表面粗3.2砂率 由于机制砂自身特性，在配制普通混凝土确定糙，用水量相对较大，拌制C30及以下强度等级的混 不能简单的按天然砂混凝土砂率直接选取。与相同凝土易出现泌水离析现象，混凝土的和易性较差。 情况天然砂配制的混凝土相比，机制砂混凝土的砂但对于同一强度等级的混凝土配合比，在其他条件 率宜较天然砂混凝土高2%～4%。机制砂砂率过大,集相同的情况下，石粉含量相对较高的机制砂配制的 料的总表面积增大，混合料会显得干稠，流动性减混凝土和易性却相对较好。这说明在规范范围内的 小，如砂率较小，则砂浆量不足，坍落度较大，且石粉含量越高，其混凝土的和易性越好。这是因为 会引起混凝土的离析及泌水。机制砂配制混凝土的一定范围内的石粉含量，对混凝土中的骨料空隙能 砂率,应根据机制砂自身细度模数、石粉含量，按所起到很好的填充作用，从而增加混凝土的密实性， 选水灰比及其它材料的情况与用量经试验确定。石进而也增加混凝土的耐久性和强度。同时对机制砂 粉含量高的机制砂宜采用较低砂率，细度模数大的的级配也能起到有效的补充，改善混凝土的保水性 机制砂宜采用较高砂率。通过选取合理的砂率，达和粘聚性，从而提高混凝土的综合性能。 到调整改善机制砂混凝土和易性的效果。2.3压碎值 机制砂压碎指标值的控制同样重要。良好的机通过对以上混凝土配合比主要参数单位用水量 制砂颗粒形状应是规则方形或多边形颗粒。如加工和砂率的调整控制，在本项目桥梁工程中，以采用 时颗粒不规则，成针片状形，会使其压碎指标值偏机制砂配制的C50混凝土为例，其配合比完全满足施 高，机制砂的孔隙率相对增大，在其他条件不变的工性能和强度要求，相关具体参数如表2所示。 情况下所配制的混凝土保水性、流动性必然不好， 同时将增加水泥用量和用水量，直接影响混凝土收 缩开裂，降低混凝土结构耐久性。本项目机制砂颗 粒形状规则，其压碎值指标控制在10%～12%范围 内，满足规范要求。 4 机制砂水泥混凝土施工过程控制 3机制砂水泥混凝土配合比的主要 在施工过程中机制砂水泥混凝土的质量控制除了应 应对措施符合相关施工技术规范的常规要求外，还应特别注重对 混凝土搅拌、振捣和养生三个阶段的工艺质量控制。 针对以 上影响因素，在普通混 凝土配制过程 （1）搅拌：机制砂混凝土拌制、运输、浇筑等施 中，本项目充分利用机制砂自身特点，主要采取以 工要求均与天然砂混凝土施工相同，但机制砂混凝土现 下措施，弥补机制砂混凝土的不足，提高混凝土的 场搅拌时间应比天然砂混凝土现场搅拌时间增加30s。 和易性，保证混凝土施工性能和强度要求。 （2）振捣：按相关施工技术规范要求进行振捣 3.1单位用水量 操作，防止过振、漏振。机制砂混凝土比相同坍落 机制砂混凝土的和易性对用水量的变化比较敏 度的天然砂混凝土易液化离析，尤其要避免过振。 感，用水量偏大，混凝土极易出现离析和泌水，所 （3）养生：机制砂特别是高石粉含量的混凝 以在进行机制砂混凝土配合比设计时要充分考虑， 土，比天然砂混凝土在施工早期更易发生塑性收缩 合理控制。在其他条件一致的情况下，与天然砂相 和干燥收缩开裂，为了保证机制砂混凝土强度的正 比机制砂配制混凝土的单位用水量可适当增加，增 常发展和减少收缩，需特别注意早期养护，尤其要 加量由试验确定。在不掺减水剂的情况下，达到相 注意 加强 早期 的 及时 养护 并适 当延 长 养护 时间 同坍落度，机制砂混凝土比相应天然砂混凝土的单 2～3d。 位用水量应适当增加，且石粉含量越高，用水量越 5结束语 大。为避免因增加用水量而增大水泥用量，在机制 砂混凝土中应尽可能考虑掺用减水剂。 通过上述对机制砂的技术性能 （下转第页） 水灰比 42.5R 水泥 (kg) 水 (kg) 5～25mm 碎石 (kg) 机制砂 (kg) 高效 减水剂 (kg) 坍落度 (mm) 龄期28d 抗压强度 (MPa) 0.3248515311986164.858561.2 陈静浅析机制砂在水泥混凝土中的应用： 表2机制砂配制的C50混凝土相关参数 110 124 111 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m (上接第111页)（3）在施工过程中注重机制砂混凝土的搅拌、 意事项及措施的阐述，使我们对机制砂的应用有了振捣及养生等工艺控制，从而保证机制砂混凝土质量。 一定的认识。 参考文献 （1）机制砂对水泥混凝土的影响主要体现在混 [1]武汉理工大学 凝土的和易性上，主要是由于机制砂自身特性如级 社.2009.6 [2]中华人民共和国质量监督检验检疫总局.建筑用砂(GB/T 14684- 2001)[S]. 配、细度模数、石粉含量以及压碎值等因素引起的。 中国标准出版社.2001.10 （2）可以通过确定合理的单位用水量、添加合 [3]中国建筑科学研究院.普通混凝土配合比设计规程(JGJ55- 2000)[S].北 京:中国建筑工业出版社.2001.4 适的外加剂和选取合理的砂率，调整改善机制砂混 凝土的和易性，使其满足施工要求和设计强度。 分析和机制砂混凝土配制过程中注 .机制砂在混凝土中应用技术指南[M].北京:人民交通出版 西 南 公 路 损，直接影响行车功能；其特征为表面破裂、磨光、层（3）砼使用的材料差，水泥不符合路用性能； 状剥落、坑 洞及麻面等，路面是直接影响交通效率和安（4）传力杆设置不当、漏设等，致使接缝、工 全的重要部位，也是评价路面质量的关键要素。作缝和板角处发生严重断裂； 路面病害产生的主要原因是：（5）过早通行车辆使砼强度受到损伤，或超重荷载 （1）施工表层为找平抹光使用砂浆过多，上层的反复作用使裂缝逐年扩大，发展成为严重裂缝和断板； 粗颗料过少，通车后形成表面磨损，或日久表层磨（6）施工操作不当，养护不及时； 耗掉形成露石等现象；（7）土基填筑压实不佳，有不均匀沉降；软土 （2）水灰比控制不佳，砂率比较大，砼表层强度地基处理不当，后期发生较大的沉陷； 不足，通车后磨损大，表层形成光面，抗滑能力减弱；（8）新旧路基加宽处理不当，或低填浅挖处基 （3）水泥质量差，耐磨性和抗冻性能以及安定底不压实或压实不足，导致不均匀沉降； 性等不符合标准要求；（9）接缝、工作缝处不设置传力杆，或使用材 （4）砼拉毛时间掌握不佳，表层容易被磨损形料不当、位置不对等，以致产生错台。 成光滑面降低抗滑能力；2.6其它类损坏 其它类损坏主要是损坏发生后，经过修补而再（5）砼养生不及时，面板成型后气候干燥酷 发生损坏，或发生意外的损坏的，比如交通肇事而发热，表层砼易出现微细裂缝，砼强度降低，重载通 生的损坏、自然灾害等。这类损坏的主要原因是：行后裂缝宽度增加或成为可视裂缝，再经过反复冻 （1）对裂缝修实、接缝修补，没有彻底根治，融而脱皮，层状剥落； 或间隔时间过短、再修补材料及工艺技术不够先进（6）施工操作中振捣不实或边角漏浆等原因造 或不耐久；成粗骨料摊铺不均匀； （2）修补质量差，养护工作不及时；（7）再通车后重荷载冲击，由此造成局部坑 （3）提前开放交通，而养生没有达到龄期致使槽、孔洞现象等。 砼强度受到损伤；2.5结构类损坏 水泥砼路面的结构破坏，其特征为砼面板的结（4）交通量增大，重荷载车辆增多； 构和强度遭受比较严重的破损，并影响行车的安（5）突发交通肇事（撞击腐蚀）对路面的损坏。 全；因此应引起足够地重视，对破坏情况和原因进 3结束语 行认真调查，采取适当对策，及时进行修补处理。 砼路面的结构破坏产生的主要原因有：水泥砼路面在使用中，必须对期使用质量进行 （1）路基或基层强度不足，砼板块发生严重裂定期的调查评价，以便有计划地修补和改善，一旦 缝、断板；发现损坏，应鉴别损坏类型，及时查找原因，采取 （2）表面水进入地层，反复的冻融循环导致砼科学有效的对策，使砼路面能够经常保持良好的状 面板产生断裂；态和良好的服务功能。 124 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m