【经营管理】特细砂搭配机制砂生产大体积高性能混凝土的研究与应用
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第4期
特细砂搭配机制砂生产大体积高性能混凝土的研究与应用
雷震，王燕峰，路彬
［摘 要］每个地方的材料不同，混凝土的配合比也应该按照当地的材料性质进行设计。将机制砂、特细砂优化组合成为级配良好的中砂配制大体积高性能混凝土，解决了特细砂不能用于重要的混凝土工程以及单独用机制砂配制流态混凝土内实外不美的难题，在实际工程应用中取得了较好的经济效益和社会效益。通过适当的配合比设计和适度调整，以及精心的组织生产，生产出符合技术指标和现场施工要求的混凝土，既利用了当地资源，又节省了生产成本。试验表明，利用当地大量廉价的特细砂，搭配部分较粗的机制砂，通过配合比的优化，完全可以实现大体积高性能混凝土的正常生产，为特细砂的应用提供了广阔的空间。
［关键词］特细砂；大体积；高性能；混凝土
0 引言
生产大体积高性能混凝土对混凝土的原材料有极高的要求，但是公司当地又没有适合的中粗砂资源，只有大量的特细砂。最近的中粗砂产地也在300公里之外，使用成本很高；同时在搅拌站周边十几公里处，有大量廉价的特细砂资源，如何利用特细砂配制大体积高性能混凝土成为搅拌站迫切的任务。搅拌站通过采用绿色高性能混凝土的设计思想，优化配合比，利用当地特细砂搭配机制砂，生产大体积低水化热高性能混凝土，解决了大体积混凝土因其大体积，热量和水分迁移缓慢，容易产生内部的温度差和收缩应变，从而导致结构性能下降或出现裂缝的问题。并成功应用于某公司项目大体积基础筏板。
1 某公司搅拌站生产用砂掺配技术方案
1.1 某公司搅拌站特细砂
某公司搅拌站周围缺少天然中粗砂资源，当地只有特细砂，性能见表1，根据《特细砂混凝土配制及应用规程》BJG 19—65规定，用特细砂作为混凝土的细骨料，宜配制低流动性混凝土，其坍落度不大于2cm。特细砂级配较差、空隙率大（比一般中、粗砂大10%～ 15%）、比表面积大（比一般中、粗砂约大2倍）。为满足设计要求，混凝土配合比设计时，一般都以增加水泥用量来解决，这将加大混凝土的水化热，对大体积混凝土不利；特细砂混凝土拌合物，粘聚性比中、粗砂大得多，泌水率大，因此，工作性较差。为满足工作性要求，需增大用水量，这又导致混凝土硬化后结构物内部形成泌水通道，降低混凝土的耐久性。单纯使用特细砂配制，混凝土容易分层，施工部位出现厚厚的浮浆层，使硬化后的混凝土的微观结构不均匀。特别是厚大体积混凝土和竖向混凝土的施工，其浮砂厚度为200～500mm。不仅导致混凝土强度降低，还会出现严重的分层和裂缝，这无疑会严重影响混凝土结构强度和混凝土质量。
1.2 外购机制砂
针对该公司搅拌站特细砂性能缺陷，通过外购较粗石粉与特细砂混合、合理搭配，改善混凝土工作性能。外网机制砂的主要技术指标见表2。
机制砂受生产设备以及母岩材质的影响，不但颗粒粗糙、比表面积大，而且颗粒级配不良，主要集中在1.25～5mm，超过规定标准。0.08mm以下石粉含量较高，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来改善其性能；混凝土硬化后结构内部形成许多微小泌水通道，使混凝土强度、耐久性降低；而且早期收缩增大，混凝土硬化后其表面水波纹严重，影响混凝土结构物的外观质量。
机制砂和特细砂单独作为混凝土的细骨料，在缺少天然中、粗河砂的地区，难以使用。因此，将机制砂和特细砂配制成级配良好的中砂，利用机制砂、特细砂各自的特点，配制大体积高性能混凝土，具有较好的应用前景。笔者根据大体积混凝土的特点，在没有天然中、粗砂的情况下，对机制砂和特细砂进行优化组配，解决了单用机制砂混凝土内实外不美的难题，也突破了单用特细砂不能用于重要结构工程的规定。
通过以上数据分析可知，特细砂和机制砂经过合理搭配可消除各自缺点，优势互补。特细砂的细度模数较小，可以有效填充机制砂的空隙，减少混凝土的泌水现象及耐久性。同时其圆度系数极佳，可以提高混凝土的流动性和工作性。而机制砂较粗，可以提高混凝土的体积稳定性，减少混凝土的开裂机率。同时，其表面粗糙、具有棱角，可以与浆体粘接紧密，提高界面强度，从而提高混凝土的力学性能。所以，特细砂和机制砂搭配使用从理论上是可以实现高性能混凝土生产的。
基于以上的分析，某公司搅拌站进行了掺配试验。
不同机制砂掺量配合比试验数据见表3。
由表3的试验结果可以得出以下结论：
（1）特细砂与机制砂搭配，不但能够改善混凝土和易性，而且对混凝土强度有一定的增强作用。
（2）由于特细砂价格较低（到货价20元），机制砂价格较高（到货价50元和59.5元），从成本来考虑，故采用3#配合比。
2 某公司搅拌站大体积低水化热高性能混凝土配合比
为了进一步验证特细砂和机制砂配制大体积混凝土的可行性，搅拌站又对所有大体积混凝土进行了设计，并与相同强度等级普通混凝土配合比进行试配对比，对比结果见表4。
从表4可以得出结论：
（1）大体积高性能混凝土配合比降低了水泥用量，减少了大体积混凝土水泥水化热，解决了大体积混凝土因其大体积和低表面积，热和水分迁移缓慢，容易产生内部的温度差和收缩应变，从而导致结构性能下降或出现裂缝的问题。
（2）特细砂和机制砂的搭配使用，解决了当地没有中粗砂的困难。特细砂和机制砂搭配也弥补了各自的不足，通过合理的设计，变缺点为优点，生产出了合格的混凝土。
（3）掺配特细砂和机制砂的大体积高性能混凝土配合比在成本下降的前提下，混凝土质量也得到了保证。
3 经济效益分析
使用特细砂和机制砂拌制混凝土，与普通混凝土的成本对比见表5和表6。
经济效益分析：
（1）大体积高性能混凝土通过降低降低胶凝材料用量，预计可节约混凝土直接材料成本287.2万元。
（2）由于采用特细砂搭配机制砂进行生产，替代了水洗中粗砂，预计可节约混凝土成本 324.1 万元。
4 结论
（1）通过特细砂和机制砂掺配使用，不但能够消除各自的不利影响，生产出质优价廉的大体积高性能混凝土，而且大大减低了混凝土的生产成本。同时也为当地特细砂的开发利用提供了新思路。
（2）某公司搅拌站在混凝土供应中，已经大量采用了绿色高性能混凝土的技术思路，既改善了混凝土质量又提高了经济效益。
参考文献
[1] 廖太昌．机制砂加特细砂配制泵送混凝土的应用[J].铁道建筑技术，2002(1): 98-99．
[2] 吴中伟．高性能混凝土——绿色混凝土[J]．混凝土和水泥制品，2000(1): 3-5．
供稿人：雷震，王燕峰
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
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第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
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[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
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【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
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