机制砂在混凝土中的应用技术研究

0前言

在我国社会经济不断发展背景下，基础建筑设施的数量越来越多，规模也在逐年增加，在施工中要用到大量建筑砂，每年需要消耗建筑砂50亿m3左右。而天然砂属于一种不可再生资源，如果不加节制地开采利用，就会对自然生态环境造成严重破坏。采用机制砂，无需考虑环境破坏问题，符合可持续发展理念的要求，值得大范围推广应用。

1机制砂的特性

1)机制砂属于一种人工砂，可按照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，可有效满足不同工程的实际需求。

2)机制砂多呈现有棱角的立方体，表面相对比较粗糙，可增加相互之间的咬合力，将其应用在混凝土中，可增加混凝土的强度。在其他配制材料相同的条件下，使用机制砂比使用建筑砂配制的混凝土强度要高出2～3MPa。

3)机制砂可以和碎石一起生产，可提升矿产资源的利用率，来源比较多，便于生产，可降低生产和运输成本。

4)机制砂的表观密度在kg/m3左右，略大于天然砂，压碎值在6%～8%，石粉含量在10%左右。

机制砂普遍比较粗，细度模数3.0以上，天然砂细度模数也差不多3左右。

2机制砂石粉含量对混凝土性能的影响

2.1对机制砂混凝土施工拌和性能的影响

机制砂主要由岩石破碎后得到，表面比较粗糙，粒径都大于2.36mm或者小于0.15mm，在0.3～1.18mm机制砂比较少，但是含有大量石粉。应用在混凝土配制时，会影响混凝土的和易性，不利于施工。因此，混凝土配制过程中，要充分搅拌，并增加浆体材料，来提升混凝土的和易性。下面是通过大量试验得出的不同砂对混凝土工作性能的影响，如表1～2所示。

在混凝土配制过程中按照机制砂的特性进行配制，通过利用机制砂中的石粉，对机制砂的砂率进行合理调整，可配制出和易性好，并且适合泵送的混凝土。

从表2可以看出，机制砂配制的混凝土强度比天然砂和混合砂混凝土的强度更高。

2.2对用水量和外加剂的影响

在混凝土水胶比相同的情况下，机制砂的坍落度远小于河砂的坍落度，主要原因是机制砂表面存在裂隙，棱角众多，含有大量的石粉，可吸附更多的水分，从而降低混凝土的坍落度。

在其他配制条件相同时，配制等级坍落度的混凝土，机制砂需水量对河砂需水量高15～10kg/m3，但混凝土的水胶比可提升0.03%～0.05%。在采用机制砂配制混凝土时需水量比较大，需要选择更加优质减水剂，保证减水率在25%以上，以提升混凝土的耐久性。

2.3对混凝土强度的影响

机制砂表面粗糙，粘结力远远大于河砂，并有石粉填充骨料空隙，可增加混凝土内部的密实性，符合混凝土密实度越高，强度越高的理论。机制砂中石粉含量在10%左右，在配制普通混凝土和高强度混凝土时均可采用机制砂，通过严格控制原材料质量和配合比，可在保证混凝土和易性和流动性的前提下，保证混凝土的可泵性和强度。机制砂高性能混凝土强度随石粉的变化如图1所示。

从图1中可以看出，机制砂高性能混凝土在3、7、28、90d的抗压强度都大于天然砂，从中可以看出，在混凝土配制中应用机制砂可保证混凝土的强度，随着石粉含量的增加，混凝土强度也随之增加，当石粉含量达到12%后，强度略有下降，但下降的幅度比较小，主要原因是机制砂棱角分明，粗糙度比较大，增加了骨料之间的机械咬合力，从而提升混凝土的抗压强度。

3解决机制砂石粉对混凝土施工影响的措施

3.1合理延长拌和时间

机制砂表面比较粗糙，而且棱角比较多，在混凝土配制过程中，必须合理延长拌和时间，才能确保浆料全部覆盖机制砂，从而提升粘结力，保证混凝土拌和的均匀性，也是提升混凝土性能和强度的主要方法之一。充分拌和也可以提升混凝土的和易性和泵送性，因此，在采用机制砂配制混凝土时，需要根据机制砂的添加量，合理延长拌和时间，才能从根本上确保混凝土的质量和稳定性，满足基础工程建设实际需求。通常情况下机制砂筛余在0.3mm以下的占比比较小，仅仅占10%左右，泵送混凝土细骨料通过0.3mm筛孔不能低于15%，天然砂的粒径在0.3mm以下比较多，容易引起混凝土发生较大开裂，但可以利用天然砂和机制砂混合而成的人工混合砂来获得较大的施工性能。

3.2严格控制生产工艺

为充分发挥机制砂的性能，保证混凝土质量，就必须严格把控机制砂的生产工艺。在机制砂投入使用前，工作人员需要对机制砂的各项指标进行全面检验，包括:机制砂的粒径、级配、含泥量、压碎值、系度模数等。生产机制砂的主要原材料为岩石，岩石具有很强的硬度，并且在加工破碎时具有不确定性，因此，机制砂的质量容易发生一定程度的波动。为切实提升混凝土的使用性能，就必须严格控制混凝土的配制质量，将机制砂的石粉含量控制在10%左右，细度模数控制在2.8～3.0，粒径变化范围控制在±0.2mm之内，进而从根本上确保混凝土配制质量。但由于其中较高的石粉含量，导致其堆积密度增大，空隙率减少，配制C30及以下混凝土用机制砂应符合Ⅲ级砂的规定，石粉含量宜控制在≤10%(MB＜1.4时)，压碎指标＜30%;配制C35～C45混凝土用机制砂应符合Ⅱ级砂的规定，石粉含量宜控制≤7%(MB＜1.4时)，压碎指标＜25%，机制砂中含有5%～10%的石粉，宜作为改善普通中低强度特别是泵送中低强度机制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土强度等级越低、流动性越大，机制砂石粉含量宜控制越高。

3.3合理控制混凝土拌和和运输

在混凝土配制过程中，要想有效缩短运输距离，就需要把拌和站建立在施工现场。对现场施工条件进行全面勘探，结合工程特性和施工规模，合理布置混凝土拌和站。自动计量系统要定期进行标定，每班在使用前要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过:水泥、粉煤灰、水为±1%，粗细骨料±2%，减水剂±0.5%;在混凝土拌制过程中，试验人员随时注意检测砂石的含水率，以便及时调整混凝土配合比。机制砂混凝土如果受到自然条件的限制，在施工现场无法布置混凝土拌和站，也可以在施工现场之外，寻找合适地位置，建立拌和站。但需要对混凝土运输线路合理选择，进行选择地势比较平坦，并且运输距离较短的运输线路，避免在混凝土运输过程中，发生离析现象，确保混凝土浇筑质量。从混凝土拌和站运输到施工地点时要确保混凝土的坍落度符合要求，在运输过程中，尽量减少停留次数，快装快运，对最大限度上降低混凝土的坍落度。此外，还要确保现场报验时间的准确性，避免影响混凝土的最佳浇筑时间，保证混凝土的外观质量和耐久性均能满足设计要求。

3.4加强振捣和养护

相比较而言，机制砂配制的混凝土缺乏流动性，并具有较强的粘聚性，为保证混凝土浇筑的密实度，提升混凝土施工质量，就必须切实做好振捣工作。在振捣时要选择合理的振捣器，并控制振捣速度，均匀振捣，避免发生漏振和欠振现象，提升混凝土的密实性和均匀性。如果混凝土浇筑体积比较大，选择分层浇筑，在振捣器插入混凝土分层界面以下5～10cm进行均匀振动，促使混凝土能形成一个整体，避免发生混凝土分层现象。如果遇到钢筋绑扎比较密集的区域或者存在预埋件复杂的区位，需要提前制定特殊的混凝土浇筑方式，振捣时严禁振捣器碰撞钢筋和预埋件。

混凝土养护是混凝土浇筑施工的主要环节，科学合理的养护，可为混凝土固化提供良好的环境，避免形成裂缝。和河砂混凝土相比，机制砂混凝土水分含量比较大，空气中散失比较快，为避免混凝土因早期虽然散失，而发生混凝土开裂现象，需要切实做好养护工作。具体做法为:当混凝土浇筑振捣完成后，在表面覆盖一层草席或者土工布，进行洒水养护。根据外界温度、湿度、风力等条件合理调整洒水量和洒水次数，为混凝土固化营造良好的环境，养护时间不能低于14天，以确保混凝土的强度和质量。

4结束语

综上所述，本文结合理论实践，研究了机制砂在混凝土中的应用技术，研究结果表明，混凝土是目前建筑工程、基础设施建设中常用的原材料，传统河砂配制混凝土会对周围的自然生态环境造成严重影响。而机制砂属于一种人工砂，粒径4.70mm左右，细度模数在2.6～3.6mm，属于一种中粗砂。将机制砂应用到混凝土配制中，有助于提升混凝土的稳定性、强度、耐久性、和易性等。在受到机制砂特性的影响，在具体应用过程中，要适当延长拌和时间、严格控制生产工艺、合理控制混凝土拌和和运输、加强振捣和养护等才能提升混凝土的强度和质量。