机制砂在水利工程砼中的应用

机制砂在水利工程砼中的应用

宋丽丽

安徽建工建材科技集团有限公司  安徽  合肥  230001

摘要：在新时期背景下，天然砂可利用数量已经不能满足水利工程建设实际需要，机制砂配制混凝土应用，俨然成为必然发展趋势。基于此，本文将围绕机制砂在水利工程砼中的应用展开研究，重点阐述了机制砂的主要工程特点，并结合水利工程建设现状，提出几点关于机制砂的合理应用方法，旨意在发挥机制砂应用价值，保证水利工程砼施工质量，促进社会经济发展，望相关人士参考。

关键词：机制砂；水利工程；砼；特点与应用

引言：水利工程是为了控制、利用和保护地表及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称，在社会经济发展中扮演着重要的角色。伴随着我国基础建设项目数量的逐步增多，用砂量快速增加，尤其在环保进程逐渐加快的今天，许多河道天然河砂被禁采，使得天然砂的供应量快速缩减，市场价格持续增高，加大质量控制难度，机制砂成为当下水利工程的首选材料。但如何采取有效手段，将机制砂合理运用在水利工程砼施工中，在保证工程质量的前提下，满足生产工艺、技术要求、质量标准等相关需求，是目前水利建设行业工作者值得深度思考的话题，也是本文章的重点研究课题。

1、机制砂的主要工程特点

机制砂是指岩石经过除土开采、机械破碎后，通过制砂机和其他附属设备加工而成的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，其中含有一定量的石粉，表面粗糙、棱角尖锐，更能满足日常需求。相比于天然砂，机制砂在相同条件（配比设计、成型养护、其他材料等）下，所配置出的混凝土具有以下特点：①坍落度减小，混凝土28天标准强度提高；②在水泥不增加的前提下，若水灰比变大，通常混凝土实测强度不会降低；③水需求量大，和易性相对较差，极易产生泌水，尤其在水泥用量少的低强度登记混凝土中表现更加显著；④按照天然砂特点进行混凝土配比设计，合理运用机制砂内石粉，适当调整机制砂的砂率，有助于和易性较好混凝土的配制。结合相关研究与工程实践结果表明，合理运用机制砂的混凝土，整体密实度更大，且抗冻、抗渗性能更好，其长期耐久性、物理力学性能均能达到设计使用标准，适合应用在高性能混凝土、高等级混凝土、泵送混凝土配制中【1】。

机制砂在我国具有几十年的发展历史，目前在长江三峡工程、黄河小浪底工程等大型水利工程均得到广泛应用。在现有的工程实践中，机制砂高效配制出C10~C70的普通混凝土、泵送混凝土等，其中泵送高度最高达到400m，配制出跨度接近64m的预应力混凝土量。纵观机制砂在我国水利工程砼的实践应用历程，其在技术上是成熟的，在经济上是合理的，适宜在混凝土、砂浆等制品中广泛应用。

2、机制砂在水利工程砼中的应用策略探讨

2.1原料选择

机制砂的制备，应以抗压强度要求为标准，妥善选择满足要求的水成岩、变质岩、火成岩等原料。考虑到水利工程的野外施工特点，在机制砂采用前期，应着重考虑就地取材，减少成本投入，若能结合石方开挖的弃渣则更好。利用母岩进行机制砂加工处理，应严格按照《建筑用卵石、碎石》的相关规定加强抗压强度控制，保证饱和抗压强度合理；水成岩应控制在30MPa以上，火成岩应高于80MPa，变质岩不应小于60MPa【2】。以某南水北调工程为例，工程周围有两个石料场，含有张夏组厚岩灰岩，两个石料场的平均开采厚度分别为20.3m/13.8m，储量分别为133万m3/83万m3，整体储量充足。对张夏组不同类别灰岩进行取样处理，开展物理力学性质试验，两组石料场的各类灰岩饱和抗压强度分别为66~87MPa/80~101MPa，软化系数为0.64~0.88/0.93~0.93。均满足机制砂母岩加工技术要求。

2.2掌握机制砂技术要求

水利工程不同于其他工程项目，对于机制砂技术具有严格要求，最常见的有：质地坚硬、级配良好、表面清洁、细度模数适宜（一般在2.4~2.8范围内）；饱和面含水率不超出6％；无杂物存在，例如：塑料、树枝、煤块、草根、炉渣等；坚固性、碱活性等指标满足实际需要；有机物含量合格，硫酸盐、硫化物等含量应低于0.5％（重量比）；空隙率不低于47％；松散堆积密度大于1350kg/m3。按照《水工混凝土施工规范》文件规定，做好机制砂饱和面吸水率及需水量比控制，保证机制砂本身性能，水利工程砼中使用机制砂建议按照此规定规范执行，详情见表1。

表1机制砂饱和面干吸水率与需水量比

2.3泵送混凝土坍落度控制

对混凝土可泵性进行客观评定，通常指在泵送压力作用下，确认管道中混凝土拌合物的通过能力【3】。可泵性良好的混凝土，应具备流动阻力小、粘聚性高等特点，保证其本身性能与质量达标，避免在泵送过程中出现离析或泌水现象。在水利工程砼中应用机制砂，利用汽车泵辅助作业，泵送距离应控制在42～45m，结合工程规模与现场条件，充分考虑到影响施工运输损耗的不利因素，分析坍落度损失形成原因，加强输送距离、骨料级配差异等管控力度，施工现场的泵送混凝土坍落度应控制在170mm，按照设计图纸安排施工作业。

2.4混凝土配制质量

以机制砂石粉含量控制为切入点，控制在10％左右，粒径变化范围应在±0.2mm，细度模数为2.8~3.0。考虑到混凝土内石粉含量较高，导致其堆积密度增大，空隙率减少，配制C30及以下混凝土用机制砂应符合Ⅲ级砂的规定，石粉含量宜控制在≤10%（MB<1.4时），压碎指标〈30%；配制C35～C45混凝土用机制砂应符合Ⅱ级砂的规定，石粉含量宜控制≤7%（MB<1.4时），压碎指标〈25%，机制砂中含有5%～10%的石粉，宜作为改善普通中低强度，尤其在低强度机制砂混凝土和易性控制及泵送期间，要全面加强混凝土等级控制，其等级越低，流动性越大，机制砂内的粉含量适宜控制越高。按照GB/T 14684-2011规定，做好机制砂石粉含量与泥块含量控制，采取MB值≦1.4快速检验法进行质量抽查，详情见表1。

表1 MB值≦1.4快速检验法

2.5确定砂率适用范围

相比于一般混凝土，机制砂泵送混凝土的砂率要适当提升2~5％，若砂率控制不当存在过大，那么将增加集料总表面积，混合料本身呈现干稠状态，影响其流动性，但砂率较小时，砂浆量将严重不足，且总体坍落度较大，导致混凝土出现离析或泌水现象。对此，应根据水利工程规模与结构特点，确定砂率适用范围，合理的砂率值应保证粘聚性、保水性良好，且在坍落度值保持最大时，所对应的砂率值保持一致。值得注意的是，砂率对混凝土强度影响在一定范围内并不明显，这就需要根据混凝土本身粘聚性、坍落度、保水性等特性，合理确定砂率值。按照汽车泵的泵送实验与现场材料试验，在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，选择水泥浆最省时的最优砂率，水利工程砼施工控制在0.42~0.46适合工程施工作业。

3、结束语

综上所述，机制砂是改善天然砂稀缺现象，促进工程建设与环保工程协调发展的关键举措，我国水利工程领域得到广泛应用。在新时期背景下，我们要充分掌握机制砂的主要工程特点，合理运用在水利工程砼配制中，妥善选择原料，准确掌握相关技术要求，加强混凝土坍落度、砂率使用范围、石粉利用控制，促进水利工程的顺利建成。

【参考文献】

[1]杨庆林.水利工程石粉改良机制砂混凝土力学性能试验研究[J].水利技术监督,2021(08):13-15.

[2]于显浩,游秋森,邱伟,李新宇. 机制砂在水电工程中的应用与发展现状研究[C]//.第八届全国砂石骨料行业科技大会论文集.,2021:8-14.

[3]宁朝阳,刘龙龙,胥琳琳,黄均华,李秋俊.国内外机制砂和机制砂混凝土应用技术指标研究[J].交通节能与环保,2021,17(05):92-97+122.

[4]薛晓云.机制砂的优缺点及其在混凝土工程中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2020(03):138-139.