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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

特細砂搭配機制砂生產(chǎn)大體積高性能混凝土的研究與應用

雷震，王燕峰，路彬

［摘 要］每個地方的材料不同，混凝土的配合比也應該按照當?shù)氐牟牧闲再|(zhì)進行設計。將機制砂、特細砂優(yōu)化組合成為級配良好的中砂配制大體積高性能混凝土，解決了特細砂不能用于重要的混凝土工程以及單獨用機制砂配制流態(tài)混凝土內(nèi)實外不美的難題，在實際工程應用中取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。通過適當?shù)呐浜媳仍O計和適度調(diào)整，以及精心的組織生產(chǎn)，生產(chǎn)出符合技術指標和現(xiàn)場施工要求的混凝土，既利用了當?shù)刭Y源，又節(jié)省了生產(chǎn)成本。試驗表明，利用當?shù)卮罅苛畠r的特細砂，搭配部分較粗的機制砂，通過配合比的優(yōu)化，完全可以實現(xiàn)大體積高性能混凝土的正常生產(chǎn)，為特細砂的應用提供了廣闊的空間。

［關鍵詞］特細砂；大體積；高性能；混凝土

0 引言

生產(chǎn)大體積高性能混凝土對混凝土的原材料有極高的要求，但是公司當?shù)赜譀]有適合的中粗砂資源，只有大量的特細砂。最近的中粗砂產(chǎn)地也在300公里之外，使用成本很高；同時在攪拌站周邊十幾公里處，有大量廉價的特細砂資源，如何利用特細砂配制大體積高性能混凝土成為攪拌站迫切的任務。攪拌站通過采用綠色高性能混凝土的設計思想，優(yōu)化配合比，利用當?shù)靥丶毶按钆錂C制砂，生產(chǎn)大體積低水化熱高性能混凝土，解決了大體積混凝土因其大體積，熱量和水分遷移緩慢，容易產(chǎn)生內(nèi)部的溫度差和收縮應變，從而導致結(jié)構(gòu)性能下降或出現(xiàn)裂縫的問題。并成功應用于某公司項目大體積基礎筏板。

1 某公司攪拌站生產(chǎn)用砂摻配技術方案

1.1 某公司攪拌站特細砂

某公司攪拌站周圍缺少天然中粗砂資源，當?shù)刂挥刑丶毶?，性能見?，根據(jù)《特細砂混凝土配制及應用規(guī)程》BJG 19—65規(guī)定，用特細砂作為混凝土的細骨料，宜配制低流動性混凝土，其坍落度不大于2cm。特細砂級配較差、空隙率大（比一般中、粗砂大10%～ 15%）、比表面積大（比一般中、粗砂約大2倍）。為滿足設計要求，混凝土配合比設計時，一般都以增加水泥用量來解決，這將加大混凝土的水化熱，對大體積混凝土不利；特細砂混凝土拌合物，粘聚性比中、粗砂大得多，泌水率大，因此，工作性較差。為滿足工作性要求，需增大用水量，這又導致混凝土硬化后結(jié)構(gòu)物內(nèi)部形成泌水通道，降低混凝土的耐久性。單純使用特細砂配制，混凝土容易分層，施工部位出現(xiàn)厚厚的浮漿層，使硬化后的混凝土的微觀結(jié)構(gòu)不均勻。特別是厚大體積混凝土和豎向混凝土的施工，其浮砂厚度為200～500mm。不僅導致混凝土強度降低，還會出現(xiàn)嚴重的分層和裂縫，這無疑會嚴重影響混凝土結(jié)構(gòu)強度和混凝土質(zhì)量。

1.2 外購機制砂

針對該公司攪拌站特細砂性能缺陷，通過外購較粗石粉與特細砂混合、合理搭配，改善混凝土工作性能。外網(wǎng)機制砂的主要技術指標見表2。

機制砂受生產(chǎn)設備以及母巖材質(zhì)的影響，不但顆粒粗糙、比表面積大，而且顆粒級配不良，主要集中在1.25～5mm，超過規(guī)定標準。0.08mm以下石粉含量較高，配制的混凝土拌合物保水性差、泌水率大，往往要靠增加水泥用量來改善其性能；混凝土硬化后結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成許多微小泌水通道，使混凝土強度、耐久性降低；而且早期收縮增大，混凝土硬化后其表面水波紋嚴重，影響混凝土結(jié)構(gòu)物的外觀質(zhì)量。

機制砂和特細砂單獨作為混凝土的細骨料，在缺少天然中、粗河砂的地區(qū)，難以使用。因此，將機制砂和特細砂配制成級配良好的中砂，利用機制砂、特細砂各自的特點，配制大體積高性能混凝土，具有較好的應用前景。筆者根據(jù)大體積混凝土的特點，在沒有天然中、粗砂的情況下，對機制砂和特細砂進行優(yōu)化組配，解決了單用機制砂混凝土內(nèi)實外不美的難題，也突破了單用特細砂不能用于重要結(jié)構(gòu)工程的規(guī)定。

通過以上數(shù)據(jù)分析可知，特細砂和機制砂經(jīng)過合理搭配可消除各自缺點，優(yōu)勢互補。特細砂的細度模數(shù)較小，可以有效填充機制砂的空隙，減少混凝土的泌水現(xiàn)象及耐久性。同時其圓度系數(shù)極佳，可以提高混凝土的流動性和工作性。而機制砂較粗，可以提高混凝土的體積穩(wěn)定性，減少混凝土的開裂機率。同時，其表面粗糙、具有棱角，可以與漿體粘接緊密，提高界面強度，從而提高混凝土的力學性能。所以，特細砂和機制砂搭配使用從理論上是可以實現(xiàn)高性能混凝土生產(chǎn)的。

基于以上的分析，某公司攪拌站進行了摻配試驗。

不同機制砂摻量配合比試驗數(shù)據(jù)見表3。

由表3的試驗結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）特細砂與機制砂搭配，不但能夠改善混凝土和易性，而且對混凝土強度有一定的增強作用。

（2）由于特細砂價格較低（到貨價20元），機制砂價格較高（到貨價50元和59.5元），從成本來考慮，故采用3#配合比。

2 某公司攪拌站大體積低水化熱高性能混凝土配合比

為了進一步驗證特細砂和機制砂配制大體積混凝土的可行性，攪拌站又對所有大體積混凝土進行了設計，并與相同強度等級普通混凝土配合比進行試配對比，對比結(jié)果見表4。

從表4可以得出結(jié)論：

（1）大體積高性能混凝土配合比降低了水泥用量，減少了大體積混凝土水泥水化熱，解決了大體積混凝土因其大體積和低表面積，熱和水分遷移緩慢，容易產(chǎn)生內(nèi)部的溫度差和收縮應變，從而導致結(jié)構(gòu)性能下降或出現(xiàn)裂縫的問題。

（2）特細砂和機制砂的搭配使用，解決了當?shù)貨]有中粗砂的困難。特細砂和機制砂搭配也彌補了各自的不足，通過合理的設計，變?nèi)秉c為優(yōu)點，生產(chǎn)出了合格的混凝土。

（3）摻配特細砂和機制砂的大體積高性能混凝土配合比在成本下降的前提下，混凝土質(zhì)量也得到了保證。

3 經(jīng)濟效益分析

使用特細砂和機制砂拌制混凝土，與普通混凝土的成本對比見表5和表6。

經(jīng)濟效益分析：

（1）大體積高性能混凝土通過降低降低膠凝材料用量，預計可節(jié)約混凝土直接材料成本287.2萬元。

（2）由于采用特細砂搭配機制砂進行生產(chǎn)，替代了水洗中粗砂，預計可節(jié)約混凝土成本 324.1 萬元。

4 結(jié)論

（1）通過特細砂和機制砂摻配使用，不但能夠消除各自的不利影響，生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價廉的大體積高性能混凝土，而且大大減低了混凝土的生產(chǎn)成本。同時也為當?shù)靥丶毶暗拈_發(fā)利用提供了新思路。

（2）某公司攪拌站在混凝土供應中，已經(jīng)大量采用了綠色高性能混凝土的技術思路，既改善了混凝土質(zhì)量又提高了經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 廖太昌．機制砂加特細砂配制泵送混凝土的應用[J].鐵道建筑技術，2002(1): 98-99．

[2] 吳中偉．高性能混凝土——綠色混凝土[J]．混凝土和水泥制品，2000(1): 3-5．

供稿人：雷震，王燕峰

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規(guī)范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規(guī)程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團標

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《常見預拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

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