機(jī)制砂在海工混凝土中的應(yīng)用技術(shù)

時(shí)間：2020-01-05作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：1039

機(jī)制砂：由機(jī)械破碎、篩分制成的、類徑小于4.75mm 的巖石（不包括軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖）顆粒。甬臺溫高速公路復(fù)線溫州靈昆至閣巷段工程地處溫州沿海，路線沿海邊布設(shè)，跨甌江南口至溫州機(jī)場，經(jīng)瑞安跨越飛云江，終點(diǎn)位于瑞安閣巷東，工程處于濱海環(huán)境，跨海工程橋梁所處環(huán)境為Ⅲ類環(huán)境即海水氯化物引起鋼筋銹蝕的近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境，結(jié)構(gòu)易受到氯離子侵蝕、干濕交替作用、海浪沖擊等復(fù)雜作用的影響，服役環(huán)境十分惡劣，因此對混凝土的耐久性提出了很高要求。海工耐久性混凝土以其在海洋環(huán)境中高耐久性、高體積穩(wěn)定性及良好的工作性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于跨海橋梁工程，而海工耐久性混凝土的原材料、組成與配合比設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、性能試驗(yàn)方法等與普通混凝土均有較大不同，具有新的特點(diǎn)和要求，且對原材料質(zhì)量要求尤為嚴(yán)格。
 
      福建砂廣泛應(yīng)用于福建及浙江沿海地區(qū)，由于各地工程建設(shè)量逐年增加，河砂資源緊張，福建河砂實(shí)際產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工程建設(shè)需要量。甬臺溫高速公路復(fù)線溫州靈昆至閣巷段工程結(jié)構(gòu)物混凝土方量**，混凝土耐久性要求較高。基于此，有必要對機(jī)制砂進(jìn)行材料試驗(yàn)檢測，進(jìn)行海工混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)，來確定機(jī)制砂的技術(shù)指標(biāo)要求，作為工程用砂的備選方案。從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，機(jī)制砂主要的控制性技術(shù)指標(biāo)參數(shù)在于石粉含量、細(xì)度模數(shù)和顆粒級配、MB 值等，其他指標(biāo)參照機(jī)制砂規(guī)范要求。
 
      1 控制機(jī)制砂的石粉含量
     機(jī)制砂中石粉含量對混凝土的影響比較復(fù)雜，也是目前機(jī)制砂研究的熱點(diǎn)和**。從目前國內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)來看，機(jī)制砂石粉含量過低或過高對混凝土的性能均不利。由于機(jī)制砂表面較為粗糙，空隙率一般較河砂較大，從而導(dǎo)致膠凝材料用量、用水量和外加劑摻量的增加，對經(jīng)濟(jì)性不利的同時(shí)，混凝土抗裂性能也下降；石粉含量過多則在*填充骨料間隙的同時(shí)包裹骨料，成為惰性成分，對力學(xué)性能及耐久性不利。同時(shí)，經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究，從工作性、力學(xué)性能和耐久性能等多方面探討了不同強(qiáng)度等級海工混凝土中機(jī)制砂的石粉含量限值范圍。機(jī)制砂石粉含量對海工混凝土性能影響研究結(jié)果如下：
 
      1.1 石粉含量較低時(shí)，混凝土粘聚性差，易出現(xiàn)離析、泌水，而石粉含量過高時(shí)混凝土干澀，并且隨著石粉含量的繼續(xù)增加，石粉吸附外加劑和水較多，降低了混凝土的流動性，需提高外加劑摻量以達(dá)到相同的工作性能。
 
      1.2 工作性較好的機(jī)制砂海工混凝土不同齡期強(qiáng)度均大于**砂混凝土?；炷量箟簭?qiáng)度值隨機(jī)制砂中石粉含量變化而變化，無論是早期強(qiáng)度還是28d 強(qiáng)度，都隨機(jī)制砂中石粉含量增加而升高，在一定石粉含量時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，此后隨石粉含量增加而下降。
 
      1.3 機(jī)制砂中石粉含量過低或者過高均對耐久性不利，需控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。由于機(jī)制砂表面較為粗糙，空隙率一般較河砂較大，石粉含量過低時(shí)無法*填充骨料間的孔隙，混凝土流動性差的同時(shí)致密性也較差，需要使用更多的膠凝材料以滿足施工需要，從而導(dǎo)致膠凝材料用量、用水量和外加劑摻量的增加，對經(jīng)濟(jì)性不利的同時(shí)，混凝土抗?jié)B性和抗裂性能也下降；石粉含量過多則在*填充骨料間隙的同時(shí)包裹骨料，成為惰性成分，對耐久性不利。機(jī)制砂海工混凝土試驗(yàn)研究結(jié)果來看，C30~C45 混凝土石粉含量7%~10%時(shí)綜合性能較好，而C50 及以上強(qiáng)度等級的混凝土石粉含量<7%時(shí)有較好的綜合性能。機(jī)制砂石粉含量控制在7%為宜。
 
      2 控制機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)由于機(jī)制砂越細(xì)，能耗越高、產(chǎn)率越低，同時(shí)部分機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)細(xì)度小于2.8 的機(jī)制砂時(shí)機(jī)械磨損較大，甚至部分設(shè)備無法生產(chǎn)細(xì)度小于2.8 的機(jī)制砂，因而目前礦山企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)制砂基本為中粗砂，細(xì)度模數(shù)通常在3.0~3.7 之間。一般認(rèn)為細(xì)度模數(shù)太大，則粗顆粒太多，<300μm 顆粒太少，級配不合理，混凝土和易性變差；細(xì)度模數(shù)太小，則<75μm 石粉太多，混凝土用水量可能增大，強(qiáng)度降低，收縮增大。開展的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)對海工混凝土性能影響試驗(yàn)有以下結(jié)論：
 
      2.1 海工混凝土的工作性隨機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)增大呈先改善后變差的趨勢，當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)較小時(shí)，拌合物干澀粘稠，流動性較差；隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增加，拌合物的坍落度逐漸增加，且拌合物外觀良好，具有良好的粘聚性；當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)進(jìn)一步增加，拌合物的坍落度呈下降趨勢；細(xì)度模數(shù)過大時(shí)，工作性較差，出現(xiàn)離析。
 
      2.2 細(xì)度模數(shù)較小的機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度也較低，隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)增加，所配制的混凝土的抗壓強(qiáng)度值也隨之有一定程度的增大，即海工混凝土用機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)不宜過小。
 
      2.3 機(jī)制砂混凝土較河砂混凝土28d、56d 抗?jié)B性能均有所降低，細(xì)度模數(shù)較小時(shí)對混凝土抗?jié)B性能影響無明顯規(guī)律。但機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)過大時(shí)，混凝土有離析的趨勢，漿骨粘結(jié)性不好，界面孔隙增多，抗?jié)B性能下降。從試驗(yàn)研究成果來看，C30~C45 混凝土用機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)不宜小于2.8，且不宜**過3.2。強(qiáng)度等級C50 及以上的混凝土用機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)不宜小于2.8，且不宜**過3.0。
 
      3 控制機(jī)制砂的MB 值機(jī)制砂MB 值由石粉和混入石粉的泥粉對亞甲藍(lán)的吸附值決定，而泥粉是主要的影響因素，因此，對MB 值的主要表現(xiàn)為泥粉的吸附性能。開展的機(jī)制砂MB 值對海工混凝土性能影響研究結(jié)果如下：3.1 機(jī)制砂混凝土工作性隨MB 值增大而下降，隨著MB 值的增大，意味著機(jī)制砂的吸附性增大，為**混凝土流動性，需增加外加劑摻
量，混凝土容易出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象。3.2 C35~C45 隨著MB 值的增加先升高后下降，但C50 及以上混凝土抗壓強(qiáng)度隨MB 值的增大而降低。混凝土強(qiáng)度較低時(shí)，水膠比較大，易產(chǎn)生離析泌水，泌水在粗集料表面富集，形成薄弱的界面過渡區(qū)，降低混凝土的強(qiáng)度，而MB 值的提高(泥粉的加入)改善了水泥漿體的保水性，降低了自由水在集料表面的富集，從而在一定程度上改善了混凝土界面過渡區(qū)，提高了混凝土強(qiáng)度。
 
      3.3 混凝土的抗?jié)B性能隨機(jī)制砂石粉含量的升高而降低，由于泥粉的存在，使得混凝土中存在薄弱區(qū)，在水泥水化后泥粉釋放自由水，成為有害離子的滲透通道。從試驗(yàn)結(jié)果來看，C35~C45 混凝土MB 值宜≤1.2，而C50 及以上混凝土機(jī)制砂的MB 值宜≤1.0。現(xiàn)場混凝土工作性和耐久性各方面質(zhì)量控制較好。
 
      在高速公路工程建設(shè)期間，由于溫州地區(qū)**砂資源缺乏，福建閩江砂資源緊張，價(jià)格昂貴，供應(yīng)量達(dá)不到工程實(shí)際需求；選用**的機(jī)制砂進(jìn)行混凝土生產(chǎn)不僅是可行的，而且綜合效益是客觀的。研究課題中機(jī)制砂相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的確定，為機(jī)制砂在海工混凝土中的廣泛應(yīng)用提供技術(shù)參考。

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