机制砂对泵送混凝土性能的影响

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【摘要】当前，机制砂越来越受到建筑工程的青睐，逐渐代替天然砂来配制混凝土。但是由于在机制砂的使用过程中，混凝土的性能会受到用砂率、石粉含量等因素的影响，鉴于此，本文对影响泵送混凝土性能的因素进行实验分析，并重点分析了机制砂对泵送混凝土性能的影响，从而得出相应的结论来确保工程所应用的混凝土具有良好的性能。

【关键词】机制砂；泵送；混凝土性能；影响

1 前言

近年来，随着我国基础设施建设进程的不断加快，特别是在山区高速公路的建设中，石多砂少，由于天然砂的资源非常少，甚至呈现了无砂可用的现状，严重影响着混凝土的供应。由此可见，在工程当中机制砂得到了广泛的应用，并且用机制砂代替天然砂俨然已成为一种必然趋势。一般来说，机制砂是岩石在经过除土开采之后，通过机械进行破碎和筛分的岩石颗粒，其中粒径要小于4.75mm，而且并不包括软质岩和风化岩的岩石颗粒。因此，和天然砂相比较，机制砂的级配比较差，其表面比较粗糙，并且具有尖锐的棱角，此外，由于石粉的粒径小于0.075mm，所以在机制砂的生产过程不可避免的会含有一定含量的石粉，这也是机制砂与天然砂的最大不同之处。[1]据国家建筑用砂相关标准的规定，机制砂混凝土中石粉的含量不能超过7%，而在现实当中，机制砂原砂中石粉的含量却高达10%到20%，与河砂中泥粉的性质不同，石粉对于混凝土性能的影响不可忽视。鉴于此，本文将对针对机制砂中石粉含量对泵送混凝土的性能的影响做出分析，从而确定机制砂中石粉含量的限值。

2 影响泵送混凝土性能的试验分析

石梁子大桥使连续刚构组合体系梁桥，全桥共长831米，主桥全长430米，墩柱最高为132.5米，也是丰忠高速公路全线最高墩。因此，在工程的施工过程中对于混凝土的要求很高，需要其砼具有缓凝、早强、大流动性、高坍落度及泵送性能，主要采用C50混凝土。一般来说，混凝土分为泵送和非泵送两种形式，鉴于泵送混凝土具有砂率大、流行性强，以及极限拉伸较高等特性，在石梁子大桥施工中得到了广泛的应用。为了改善泵送混凝土的性能，提高工程的质量，下面将对影响泵送混凝土性能的因素进行试验分析。

2.1 试验的原材料组成

一般来说，混凝土由胶凝材料、粗骨料、细骨料和外加剂构成，其中胶凝材料指的是水泥，有时候还会加入粉煤灰和矿粉来作为辅助胶凝材料；粗骨料一般采用两种碎石，一是粒径在9.5mm到16mm的碎石，二是粒径较细的碎石，被称为瓜子片；细骨料有天然砂和机制砂两种，鉴于天然砂资源的日益短缺，机制砂逐渐成为工程中应用的主要细骨料；此外，在混凝土当中还要加入一些外加剂，比如说减水剂等，从而不断提高混凝土的强度。[2]

2.2 试验分析

结构工程施工中常常受到自身配料的影响，从而使得混凝土在使用的过程中引起应力，导致其开裂或是遭到破坏。下面将通过研究以下项目来分析影响泵送混凝土性能的主要因素：一是研究机制砂取代天然砂的比例，即机制砂取代率对泵送混凝土性能的影响。从建设成本来说，机制砂的取代率越大，工程的建设成本就越少，因此，在实验过程中将机制砂的取代率控制在40%到100%的范围内变化。[3]二是在确定机制砂取代率最优的情况下，研究砂率对泵送混凝土性能的影响，一般将砂率控制在35%到44%的范围内变化。三是分析机制砂中石粉含量对于泵送混凝土性能的影响，在这个过程中，用0.075mm的筛子将机制砂过筛，即筛下的砂为石粉，之后将石粉与得到的机制砂按照不同的比例进行混合，从而分析石粉含量的变化对泵送混凝土性能的影响。值得注意的是，在试验过程中保证机制砂取代率与砂率保持在一个最优的数值不变。

3 机制砂对泵送混凝土性能的影响

3.1机制砂取代率对泵送混凝土性能的影响

在试验过程中，分别用0%、40%、60%、80%、100%的机制砂比率来代替天然砂，并按照表1各种原料基本配比来配制5中不同类型的混凝土，从而得到泵送混凝土的基本性能变化：当机制砂取代率为0%和40%的时候，混凝土的保水性仍保有一定的良好性，但是之后机制砂取代率为60%、80%、100%时，其保水性分别为一般、流动性差、粘聚性差，并且其坍落度随着机制砂取代率的增加呈现下降的趋势。鉴于此，机制砂取代率对泵送混凝土的性能影响很大，就其根本原因主要在于机制砂的颗粒形状。通常情况下，天然砂大多为圆形或是接近圆形的形状，表面很光滑，因此颗粒间的摩擦系数很小；但是在机制砂当中，由于砂砾表面比较粗糙，呈现不规则的棱型，因此颗粒间的摩擦系数很大，这就导致混凝土的流动性变得很差，我们知道，泵送混凝土的特性就在于较强的流动性，因此这一点直接降低了泵送混凝土的流动性。

3.2 砂率对泵送混凝土性能的影响

在保证最佳机制砂取代率不变的情况下，通过调整混合砂的砂率来分析砂率对泵送混凝土性能的影响。在这个过程中，分别将砂率定为38%、40%、42%、44%四种情况，因此经试验表明，随着砂率的增大，混凝土的坍落度总趋势是下降的，但是保水性却对应的呈现如下现象：轻微泌水、一般、良好、良好。在用水量相同的情况下，分析其根本原因在于细骨料当中的石粉成分吸附了很大一部分水分。一般在砂率比较小的时候，由于石粉的含量也比较少，因此水分的吸附量很少，并不会发生水化反应，由此导致水分泌出；反之，随着砂率的不断增加，石粉含量随之增多，由此水与石粉的比例减少，进而导致其和易性逐渐恢复正常。

3.3 机制砂中石粉含量对泵送混凝土性能的影响

通过上述两个试验，我们得出了机制砂取代率和砂率的最佳范围，因此在保证这两个因素不变的情况下，改变机制砂中的石粉含量，从而分析泵送混凝土性能的变化。根据试验的结果表明，当机制砂中石粉含量不断增加的情况下，混凝土的坍落度呈现先上升再下降的趋势，并且无论石粉的含量偏大或是偏下，对于都会影响着混凝土的性能，具体情况如下：当石粉含量过大时，混凝土的粘性比较大、坍落度较小，而且和易性不好；但是当石粉含量较小时，其粘性较差、坍落度较低。鉴于此，增加石粉的含量，不仅意味着增加了混凝土的浆体质量，而且相对减少了机制砂中颗粒形状不好部分的含量，从而改善了混凝土的坍落度，使其不断增大到最大值。这个时候，在混凝土中不必加入额外的水，便可以使混凝土的流动性增强。但是当石粉含量继续增加的时候，水与粉的比例就会进一步的减小，从而增大骨料的表面积，从而阻碍了浆体的流动，从而减小了混凝土的坍落度。一般来说，石粉的最佳含量为11%。

4 结束语

综上，泵送混凝土技术是一项综合性的工作，在这个过程中要从组成混凝土的各个原材料入手，通过控制最佳配合比，从而提高混凝土的基本性能。特别是对机制砂取代率、砂率、以及石粉的含量进行分析，将其控制在最佳的范围内，尽量减少不良因素对于混凝土性能的影响，从而在保证混凝土强度的基础上，不断提高整体工程的质量。

【参考文献】

[1]王文林.机制砂在泵送混凝土中的应用研究[J].混凝土， 2012，9（10）：48-50.

[2]肖瑞敏，张小伟.机制砂在预拌混凝土中的应用研究[J].建筑技术， 2011，42（9）：121-123.

[3]贾荣山.机制砂中石粉含量对泵送混凝土性能的影响[J].城市建设理论研究（电子版）， 2012，24（11）：45-46.