关键词：机制砂 混凝土 应用

　　随着我国经济的不断发展，各类建设项目与日俱增，混凝土的需求量不断增加，用砂量也逐年增加，长期对天然砂的开采，导致了天然砂资源枯竭，以致出现了天然砂质量差、价格高的局面，在福建山区高速公路建设中，受自然条件的限制，砂资源匮乏，如果使用天然砂作为细集料，将会显著增加成本，用砂高峰期时甚至无砂可用。由于福建山多，特别是闽西北，山峰耸峙，遍布坚硬、高强的花岗岩、凝灰熔岩等，山区高速穿山越岭，隧道工程所占比例大，出渣多。为了解决天然砂供应不足的矛盾，利用人工砂替代天然砂已越来越重要，将花岗岩、凝灰熔岩机械破碎，筛分生产机制砂，不仅有充足的数量保证，而且减少环境污染和水土流失，产生巨大的社会、经济和生态环保效益。

　　1、机制砂的特点

　　机制砂是指经除上处理的由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4．75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。用作生产机制砂的母岩多为石灰岩或砂岩，并且石灰岩母岩强度不小于80Mpa。其质量要求应满足GB／T 14684—2001《建筑用砂Sand for building》要求。由于机制砂是用专门的制砂机械生产，如用冲击破制砂，可以通过进料量、进料粒径、转速等参数的调整，按工程的需要，人为较稳定地控制机制砂的质量，故得到日益广泛的应用。机制砂有如下主要特性：

　　(1)机制砂颗粒是多棱体，级配合理，粒度均匀，通常含有的石粉可以部分改善混凝土的工作性能。

　　(2)通常在同一工地，机制砂与碎石是同一种母岩制成，热学性能一致，对大体积混凝土技术效果尤为显著。

　　(3)同一生产设备或工艺，机制砂的细度模数和单筛的筛余量成线性关系，对于一种砂子，先通过试验建立关系式后，只要测定一个单筛的筛余量即可快速求出细度模数。

　　(4)机制砂中石粉含量的变化是随细度模数变化而发生变化，细度模数越小，石粉含量就越高；反之，细度模数越大，石粉含量越低。

　　2、隧道混凝土施工过程中机制砂所起作用

　　隧道工程中大部分混凝土都为低标号混凝土，但是这些混凝土中具有抗渗、抗腐蚀要求。经过反复的试验、检验，我们得出以下几个结论：

　　(1)机制砂对混凝土性能的影响

　　因为机制砂由机械破碎、筛分制成，颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，并且机制砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、开口相互贯通的窄隙多、比表面积大，加上石粉含量高等特点，与河砂相比有较大的差异。机制砂与河砂相比，由于有一定数量的石粉，使得机制砂混凝土的和易性得到改善，可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性，使得混凝土易于成型振捣。这些作用在隧道衬砌、仰拱填充、垫层混凝土施工中特别明显，尤其是在实行水泥新标准之后，水泥强度普遍提高。配制混凝土时很难解决强度富于过大与工作性差之间的矛盾，机制砂中的石粉很好地解决了这个矛盾，即在低水泥用量情况下，配制出工作性符合要求的混凝土。

　　(2)机制砂对混凝土强度的影响

　　强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据，因而机制砂对混凝土的强度影响，也是最关心的一个问题。

　　(3)机制砂对混凝士干缩性能的影响

　　混凝土的干缩性能直接影响混凝土的裂缝，进而影响混凝土的耐久性。与常规细骨料(石粉含量3％)相比，石粉含量为16％和12％的混凝土干缩率分别增大12．8％和4.8％。即石粉含量在12％以下时，干缩率增大缓慢，石粉含量大于12％时，干缩率迅速增大。认为主要是由于小于0．075mm的石粉颗粒在混凝土拌和物中起到增加水泥浆含量的作用。显然，单位体积水泥浆多，导致干缩率增大。

　　(4)机制砂对混凝士抗渗性的影响

　　由于混凝土的抗渗性主要与其孔结构有关，因此大多数人认为机制砂中的石粉是其提高抗诱性的主要原因。混凝土研究者认为：机制砂中的石粉只是一种有效的填料，虽然不具有活性，但提高了混凝土的密实性，增强了水泥石与骨料界面粘结；还有人认为石粉能加速C3S的水化，并与C3A、C4AF反应生成结晶水化物，并能改善水泥石的孔隙结构，因此抗渗性能得到提商。

　　3、机制砂的质量控制

　　(1)抓好机制砂自制生产关

　　隧道洞碴生产的机制砂，由于从洞内中运出的洞碴中含有泥粉和个别软弱岩块，因此，一是要求采用涧碴生产时必须进行分拣，不得将软弱块、泥粉混染的混合料一起送入破碎机中。二是按技术要求进行生产，加强对机制砂的抽检，每生产150m3抽检一次。

　　(2)把好外购机制砂进场质量关

　　在自制机制砂数量不能满足工程需要时，可从地方采购。一是实行定向石料场外购，对石料厂提出具体技术要求，要求改进设备，加强生产控制。二足增强材料验收人员责任心，把好验收关，不符合技术要求的材料绝不能进入现场。三是试验人员要加强抽检，对不合格材料必须清除。

　　(3)优化机制砂混凝土配合比设计

　　为弥补机制砂易吸水，混凝土拌和干涩，振动水易释放，若控制不当易出现泌水离析，特别对于大坍落度混凝土表现更为明显等问题，在混凝土中掺加粉煤灰和泵送剂，以提高混凝土的粘聚性、流动性和可输送性。

　　结论

　　机制砂生产已成为一个新兴的产业，在混凝土使用过程中机制砂能够提高混凝土的一些性能，然而提高的这部分性能正是每一个工程人员最关心的问题。隧道在使用机制砂的过程中，这些性能都能够完好体现，从而能够充分并且广泛运用于隧道各个施工部位，提高混凝土的气密性、抗渗性、耐腐蚀性能。

　　参考文献

　　【1】蔡基伟．石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]．武汉理工大学博士学位论文，2006．

　　【2】昊明威，付兆岗，李铁翔，等，机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究[J]．铁道建筑技术，2000(4)．

　　【3】田建平，周明凯，等．C50粉煤灰机制砂混凝土的配制及应用[J]．粉煤灰综合利用，2006(2)．

　　【4】砌建辉，童智洋．利用机制砂配制自密实混凝土[J]．世界桥梁，2007(1)．

编辑：ls