机制砂在C50预应力混凝土中的应用-中国期刊网

机制砂在 C50 预应力混凝土中的应用

徐达林 1 ，钟福东 2

广东塔牌集团股份有限公司生产质量部
·武平县塔牌混凝土有限公司

摘要：机制砂在C50预应力混凝土中成功应用，解决了日益紧缺的河砂资源。本文介绍了一系列措施，如积极寻找合适砂源，搭配级配合理的二区中砂，控制石粉含量，协调砂供应商做好絮凝剂含量控制到合理范围，做好外加剂与水泥相容性匹配等；

关键词 ：机制砂；预应力混凝土

前言：目前国内河砂资源严重紧缺，且建设主管部门严禁使用海砂，使用机制砂取代河砂生产砼是大势所趋。虽然福建省建设行政主管部门已在2019年出台政策，机制砂产品质量有所改善，相比河砂机制砂存在问题：①粒形差；②石粉多（含泥量大）导致砼泵送性能差，坍落度经时损失大，易开裂等问题，尤其是高标号砼，由于水胶比低，物料粘性强，机制砂砼的泵送难度大；③湿法制砂，絮凝剂对和易性与强度影响。

工程概况

武平县方岩路建设（一期）方岩大桥项目道路等级为城市次干路，属于二级公路。方岩路位于龙岩市武平县十方镇，起点接十方大道，路线向东延伸，设计的方岩大桥下穿规划建设中的双龙铁路，上跨已通车的G25长深高速，终点与现状国道G205相交，是武平动车站交通枢纽一体化工程建设项目，路线全长2.312km。本项目施工范围为方岩路K0+835.0~K1+130.0段，双向四车道，道路全宽22米。方岩路与规划建设中的双龙铁路存在路线交叉，方岩大桥前两联共计278m。

桥面宽度：1.75m(人行道）+8.25m（行车道）+2.0（中分带）+8.25（行车道）+1.75m(人行道）=22m；
全桥共3联，本次施工前2联：左幅3×40（PC现浇箱梁）+41.5+67+47.5（PC变截面连续箱梁），右幅4×32.27（PC现浇箱梁）+41.5+67+47.5（PC变截面连续箱梁）；

3、下部结构：0#台采用耳墙式桥台桩基础，除右幅1#墩设置两根桩基外，其余均为四根桩基加承台；桥墩为花瓶式桥墩，共13根；桩基共58根。

二、工程试验

原材料情况

（1）机制砂：产地：武平中山；材质：花岗岩；规格：细度模数Mx=2.9的II区中砂；生产工艺：湿法制砂；表观密度2640kg/m³；堆积密度1450kg/m³；紧密密度1580kg/m³；泥含量0.1%；总压碎性指标15.8%；亚甲蓝值1.00g/kg；石粉含量4.5%。

（2）碎石：产地：蕉岭泓润；材质：花岗岩，岩石强度123Mpa；表观密度2640kg/m³；堆积密度1460kg/m³；紧密密度1570kg/m³；含泥量：0.3%（黏土质）；针片状颗粒含量：4.0%；压碎性指标：8.5%；坚固性质量损失量：5.0%；5-20mm粒径连续级配。

（3）水泥：产地：福建“塔牌”水泥；型号：P.II42.5水泥；比表面积：342m²/kg；标准稠度用水量：25.0%；3d胶砂抗压强度28.9Mpa；28d胶砂抗压强度53.3Mpa。

（4）外加剂：产地：福建龙岩；型号：“建科院”TW-JSA聚羧酸高性能减水剂；含固量：14.3%；密度：1.030g/ml；含气量3.4%；砂浆减水率：27.0%。

2、混凝土主要技术指标

（1）强度要求：设计等级C50，要求28天强度不低于60Mpa。砼硬化后，梁腹板及梁身不得有水纹、砂眼、气孔等，不得有裂纹。

（2）施工性能：砼坍落度达160mm±20mm，1.0h坍落度损失≤20%，和易性好，砼不分层离析，可泵性好，易于浇筑密实。

（3）张拉要求：张拉时，结构或构件砼的强度、弹性模量（或龄期）应符合设计规定，砼强度应不低于设计强度等级值的90%，弹性模量应不低于砼28天弹性模量的80%。

3、混凝土试配情况

表1

编号	砂(kg)	石 (kg)	水 (kg)	水泥 (kg)	外加剂(kg)	坍落度 (mm)	扩展度(mm)	和易性	强度(Mpa)
1#	652	1098	148	480	11.5	0h:210 1h:200	0h:530 1h:510	初始和易性良好	7d:55.4 /111% 28d:63.8 /128%
2#	652	1098	145	480	12.5	0h:210 1h:190	0h:530 1h:490	初始和易性一般	7d:57.4 /115% 28d:65.2 /130%
3#	675	1068	148	500	14.0	0h:200 1h:190	0h:480 1h:450	初始和易性良好	7d:55.2 /110% 28d:64.0 /128%

1#、2#试配用河砂，3#试配用机制砂。河沙：细度模数Mx=2.9，连续级配的Ⅱ区中砂，含泥量0.1%。对出机砼倒坍落度筒T50时间、含气量、压力泌水率检测，控制好出机砼性能指标，达到符合泵送砼施工性能要求。

以河砂配制砼性能为基准，对比两种砂砼性能和强度，经综合测算性价比并征求业主方和设计单位同意后，最后确定机制砂配合比用于生产。

三、工程实施

1、控制要点

（1）多方面寻求合适砂、石供应商，要求机制砂絮凝剂掺量控制不超过0.08‰，确保购进的各种骨料粒形均匀，干净，质量稳定，特别是机制砂搭配到级配合格，碎石粒径5-20mm连续级配。做好砂、石紧密堆积空隙率，控制合理砂率。

（2）生产过程控制加强管理，砂、石含水率稳定，外加剂掺量接近饱和点，确保实际单方用水量在配合比设计要求范围内。

（3）为保证砼外观性能合格，多次要求外加剂厂家到站内适时调整，引气剂选优质产品且合理复配消泡组分，在施工规范规定的振捣时间内能使砼排出多余空气，内部形成少部分密封小气孔，且气孔之间不连通，砼易于成型密实。

（4）严格控制每车出厂砼和易性，确保坍损在施工允许范围内，每批次生产砼及时取样，试压情况适时跟踪。

（5）该工程安排专门试验人员现场蹲点跟踪，全力配合好施工，确保混凝土连续性浇筑，督促施工方按设计要求及时覆盖毛毡和洒水保湿养护。

（6）配合施工单位按计划做好用回弹仪检测构件实际强度工作，发现问题，及时有效调整施工配合比和生产控制。

2、实施情况

（1）配方实施

表2

等级

原材料（kg/m3)

混凝土性能

备注

C50

水泥

水

机制砂

碎石

外加剂

坍落度（mm）

凝结时间（min）

强度(Mpa）

水胶比/砂率

490

145

655

1100

11.3

初始坍落度205，扩展度520；经时1h 坍落度190，扩展度495

初凝290；终凝：410

68.1

0.30/

37%

（2）统计分析

a C50标养强度统计

图1

表3

强度等级	最大值	最小值	平均值	标准差	组数
C50	70.8	61.5	66.2	1.82	38

b C50回弹强度统计

表4

C50泵送	左幅引桥箱梁第三节段
编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
回弹值(Mpa)	46.4	46.3	46.5	46.0	45.2	45.9	45.4	44.5	45.7	45.3
碳化深度（mm)	0.0	0.5	0.0	0.5	0.0	0.0	0.0	0.0	0.5	0.0
测区强度(Mpa)	59.0	57.6	59.2	56.9	56.1	57.8	56.5	54.4	56.1	56.3
强度统计	n=10	mfcu=57.0		sfcu=1.45		fcu,min=54.4		fcu,e=54.6		推定值54.6
备注	2021年7月2号浇筑，8月2号现场回弹检测（21天龄期）

实际生产该C50预应力砼7天标养强度平均值46.5Mpa，达到强度等级93%，同条件养护强度达44.9Mpa，均符合7天达到90%的设计张拉要求。工期自2021年1月至9月份结束，累计供应5471m³砼，施工现场平均温度32℃左右，砼现场施工可泵性良好，粘聚性好，梁身和腹板振捣成型密实，脱模后外观色泽均匀，没有明显水纹、砂眼，无大气孔，砼表面无裂纹。施工方浇筑完成3.5h后及时履盖湿毛毡养护，养护龄期达到12～23天后，分别到现场进行回弹检测并做好记录，计算强度均符合设计要求。

结论

此类交通桥梁C50预应力砼，需要优选机制砂粒形好、干净，合格的II区中砂，控制石粉含量小于7.0%，亚甲蓝值小于1.00g/kg；尤其需要严控絮凝剂掺量，尽量控制小于0.08‰范围以内；碎石选用粒形好、质地坚硬，5-20mm级配连续合格的石子；砂、石整体级配搭配合理，堆积紧密，砂率合理，骨料空隙率最小。严格把好砂、石含水率检测关，控制好出厂混凝土各项性能指标；施工现场加强跟踪和服务，分段、分层浇筑，振捣密实，养护及时到位；控制好内、外模脱模时间，张拉时间按规范和设计要求落实；确保该工程预应力砼现浇梁质量优良。

参考文献

[1]何盛东.机制砂混凝土及其预应力梁受力性能研究[D].郑州大学,2012.

[2]路家勤.机制砂在C50混凝土预制梁中的应用分析[J].西部交通科技,2018,(7):34-36,77.doi:10.13282/j.cnki.wccst.2018.07.007.

[3]顾钧.预应力工程C50混凝土配合比设计[J].混凝土与水泥制品,2007,(3).17-18.doi:10.3969/j.issn.1000-4637.2007.03.007.

[4]王焱.机制砂制备 C50 预应力混凝土的研究及应用[J].建筑工程技术与设计,2019,(30):387-388.doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2019.30.0374.

[5]苗雷,孙超,刘毅,等.机制砂C50预应力混凝土的配制及性能研究[J].四川水泥,2020,(10):17-18.