机制砂配置高标号混凝土

摘要

在工程建设过程中，砂石作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。由于河沙的禁止开采，采用机制砂配置高标号混凝土成为了必然的趋势。

机制砂粉碎后得到的人工砂石材料，与天然河沙相比，其颗粒表面粗糙、针片状多、棱角尖锐、吸水率高、级配较差，且含有一定数量石粉，因而机制砂混凝土的制备技术和性能都与天然砂混凝土有较大差别。

本文以机制砂混凝土的配制和性能测试为基础，对比研究了机制砂与河沙在高速公路桥梁不同结构部位中的力学性能、体积稳定性以及表观质量等方面，对C50机制砂混凝土进行试验研究。

关键词：机制砂；混凝土；高标号；桥梁；性能指标

混凝上作为建筑施工中用途最广、用量最大的建筑材料之一，在近百年的发展中，其需求不断提高。而作为其生产原材料中的河沙，由于其开采后短时间无法恢复，且对自然环境造成破坏的情况下，用机制砂代替河沙作为混凝土细骨料成为了必然的趋势。

机制砂粉碎后得到的人工砂石材料，与天然河沙相比，其颗粒表面粗糙、针片状多、棱角尖锐、吸水率高、级配较差，且含有一定数量石粉，因而机制砂混凝土的制备技术和性能都与天然砂混凝土有较大差别。为了达成用机制砂代替河沙成为高标号混凝土的细骨料来源，我们进行了相关配合比以及性能的测试。

（1）细集料

在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂或人工砂[38]，其大小颗粒的分布情况直接影响混凝上的结构性能。通常可以用粒径级配来表征细集料大小颗粒的分布情况。当细集料级配比较单一时，其颗粒的空隙将比较大；当存在两种不同粒径的颗粒时，小粒径的颗粒可以填充部分空隙，使细集料的空隙率减少；

当存在三种或以上粒径的颗粒混合时，细集料的空隙率将进一步缩小。当使用机制砂作为细集料来源时，因其含有一定量的石粉，可以进一步提高机制砂混凝土的密实度，从而提高机制砂混凝土的抗压强度，可以节约水泥用量。

（2）粗集料

在水泥混凝土中，粗集料是指粒径大于4.75mm以上的碎石、砾石和破碎砾石。有研究表明，在配制高标号混凝土时，粗集料的最大粒径不宜过大，应尽可能选择小颗粒且粒径均匀的小碎石。如配制C50机制砂混凝土时，粗集料的最大粒径不宜超过25mm。 除此之外，粗集料针、片颗粒状含量不宜过大，过多的针、片颗粒将导致集料间隙增大，从而影响混凝土密实度。

（3）水泥

水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后能将砂、石等材料牢固地黏合在 一起。配置高标号混凝土时，选用的水泥要有足够的强度和良好的流变性，并与减水剂 有很好的适应性。试验采用江华海螺水泥有限公司P·052.5级硅酸盐水泥。

（4）粉煤灰

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，它是一种人工火山灰质混合材料，基本无水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，在一定的条件下，能够与氢氧化物产生化学反应生成的化合物具有水硬胶凝性能，成为一种增加强度和耐久性的材料。在机制砂混凝土中掺加粉煤灰可节约大量的水泥和细骨料；减少用水量；改善混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力。

（5）减水剂

在不影响混凝土施工和易性的条件下，具有减水和增强作用的外加剂称为减水剂， 它主要能提高砂浆的强度，减水剂是一种阴离子型表面活性剂。它能够吸附在水泥颗粒 表面使其带相同电荷的电性能并相互排斥，从而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用。减水剂采用武汉伯宇建材有限公司生产的聚羧酸缓凝型高性能减水剂1.4%。

（6）石粉

机制砂中的石粉可替代粉煤灰作为掺合料使用，其掺量可在胶凝材料用量的10%～20%范围内通过试验确定。

（7）水胶比

强度等级C50机制砂混凝土最大水胶比不大于0.36。

本文试验配合比设计如表所示：

由表中数据可以得出1、2号实验组均达到设计要求强度。