【經(jīng)營(yíng)管理】特細(xì)砂搭配機(jī)制砂生產(chǎn)大體積高性能混凝土的研究與應(yīng)用

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

特細(xì)砂搭配機(jī)制砂生產(chǎn)大體積高性能混凝土的研究與應(yīng)用

雷震，王燕峰，路彬

［摘 要］每個(gè)地方的材料不同，混凝土的配合比也應(yīng)該按照當(dāng)?shù)氐牟牧闲再|(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將機(jī)制砂、特細(xì)砂優(yōu)化組合成為級(jí)配良好的中砂配制大體積高性能混凝土，解決了特細(xì)砂不能用于重要的混凝土工程以及單獨(dú)用機(jī)制砂配制流態(tài)混凝土內(nèi)實(shí)外不美的難題，在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過適當(dāng)?shù)呐浜媳仍O(shè)計(jì)和適度調(diào)整，以及精心的組織生產(chǎn)，生產(chǎn)出符合技術(shù)指標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)施工要求的混凝土，既利用了當(dāng)?shù)刭Y源，又節(jié)省了生產(chǎn)成本。試驗(yàn)表明，利用當(dāng)?shù)卮罅苛畠r(jià)的特細(xì)砂，搭配部分較粗的機(jī)制砂，通過配合比的優(yōu)化，完全可以實(shí)現(xiàn)大體積高性能混凝土的正常生產(chǎn)，為特細(xì)砂的應(yīng)用提供了廣闊的空間。

［關(guān)鍵詞］特細(xì)砂；大體積；高性能；混凝土

0 引言

生產(chǎn)大體積高性能混凝土對(duì)混凝土的原材料有極高的要求，但是公司當(dāng)?shù)赜譀]有適合的中粗砂資源，只有大量的特細(xì)砂。最近的中粗砂產(chǎn)地也在300公里之外，使用成本很高；同時(shí)在攪拌站周邊十幾公里處，有大量廉價(jià)的特細(xì)砂資源，如何利用特細(xì)砂配制大體積高性能混凝土成為攪拌站迫切的任務(wù)。攪拌站通過采用綠色高性能混凝土的設(shè)計(jì)思想，優(yōu)化配合比，利用當(dāng)?shù)靥丶?xì)砂搭配機(jī)制砂，生產(chǎn)大體積低水化熱高性能混凝土，解決了大體積混凝土因其大體積，熱量和水分遷移緩慢，容易產(chǎn)生內(nèi)部的溫度差和收縮應(yīng)變，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能下降或出現(xiàn)裂縫的問題。并成功應(yīng)用于某公司項(xiàng)目大體積基礎(chǔ)筏板。

1 某公司攪拌站生產(chǎn)用砂摻配技術(shù)方案

1.1 某公司攪拌站特細(xì)砂

某公司攪拌站周圍缺少天然中粗砂資源，當(dāng)?shù)刂挥刑丶?xì)砂，性能見表1，根據(jù)《特細(xì)砂混凝土配制及應(yīng)用規(guī)程》BJG 19—65規(guī)定，用特細(xì)砂作為混凝土的細(xì)骨料，宜配制低流動(dòng)性混凝土，其坍落度不大于2cm。特細(xì)砂級(jí)配較差、空隙率大（比一般中、粗砂大10%～ 15%）、比表面積大（比一般中、粗砂約大2倍）。為滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，一般都以增加水泥用量來(lái)解決，這將加大混凝土的水化熱，對(duì)大體積混凝土不利；特細(xì)砂混凝土拌合物，粘聚性比中、粗砂大得多，泌水率大，因此，工作性較差。為滿足工作性要求，需增大用水量，這又導(dǎo)致混凝土硬化后結(jié)構(gòu)物內(nèi)部形成泌水通道，降低混凝土的耐久性。單純使用特細(xì)砂配制，混凝土容易分層，施工部位出現(xiàn)厚厚的浮漿層，使硬化后的混凝土的微觀結(jié)構(gòu)不均勻。特別是厚大體積混凝土和豎向混凝土的施工，其浮砂厚度為200～500mm。不僅導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的分層和裂縫，這無(wú)疑會(huì)嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和混凝土質(zhì)量。

1.2 外購(gòu)機(jī)制砂

針對(duì)該公司攪拌站特細(xì)砂性能缺陷，通過外購(gòu)較粗石粉與特細(xì)砂混合、合理搭配，改善混凝土工作性能。外網(wǎng)機(jī)制砂的主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

機(jī)制砂受生產(chǎn)設(shè)備以及母巖材質(zhì)的影響，不但顆粒粗糙、比表面積大，而且顆粒級(jí)配不良，主要集中在1.25～5mm，超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。0.08mm以下石粉含量較高，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來(lái)改善其性能；混凝土硬化后結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成許多微小泌水通道，使混凝土強(qiáng)度、耐久性降低；而且早期收縮增大，混凝土硬化后其表面水波紋嚴(yán)重，影響混凝土結(jié)構(gòu)物的外觀質(zhì)量。

機(jī)制砂和特細(xì)砂單獨(dú)作為混凝土的細(xì)骨料，在缺少天然中、粗河砂的地區(qū)，難以使用。因此，將機(jī)制砂和特細(xì)砂配制成級(jí)配良好的中砂，利用機(jī)制砂、特細(xì)砂各自的特點(diǎn)，配制大體積高性能混凝土，具有較好的應(yīng)用前景。筆者根據(jù)大體積混凝土的特點(diǎn)，在沒有天然中、粗砂的情況下，對(duì)機(jī)制砂和特細(xì)砂進(jìn)行優(yōu)化組配，解決了單用機(jī)制砂混凝土內(nèi)實(shí)外不美的難題，也突破了單用特細(xì)砂不能用于重要結(jié)構(gòu)工程的規(guī)定。

通過以上數(shù)據(jù)分析可知，特細(xì)砂和機(jī)制砂經(jīng)過合理搭配可消除各自缺點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)較小，可以有效填充機(jī)制砂的空隙，減少混凝土的泌水現(xiàn)象及耐久性。同時(shí)其圓度系數(shù)極佳，可以提高混凝土的流動(dòng)性和工作性。而機(jī)制砂較粗，可以提高混凝土的體積穩(wěn)定性，減少混凝土的開裂機(jī)率。同時(shí)，其表面粗糙、具有棱角，可以與漿體粘接緊密，提高界面強(qiáng)度，從而提高混凝土的力學(xué)性能。所以，特細(xì)砂和機(jī)制砂搭配使用從理論上是可以實(shí)現(xiàn)高性能混凝土生產(chǎn)的。

基于以上的分析，某公司攪拌站進(jìn)行了摻配試驗(yàn)。

不同機(jī)制砂摻量配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

由表3的試驗(yàn)結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）特細(xì)砂與機(jī)制砂搭配，不但能夠改善混凝土和易性，而且對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定的增強(qiáng)作用。

（2）由于特細(xì)砂價(jià)格較低（到貨價(jià)20元），機(jī)制砂價(jià)格較高（到貨價(jià)50元和59.5元），從成本來(lái)考慮，故采用3#配合比。

2 某公司攪拌站大體積低水化熱高性能混凝土配合比

為了進(jìn)一步驗(yàn)證特細(xì)砂和機(jī)制砂配制大體積混凝土的可行性，攪拌站又對(duì)所有大體積混凝土進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并與相同強(qiáng)度等級(jí)普通混凝土配合比進(jìn)行試配對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見表4。

從表4可以得出結(jié)論：

（1）大體積高性能混凝土配合比降低了水泥用量，減少了大體積混凝土水泥水化熱，解決了大體積混凝土因其大體積和低表面積，熱和水分遷移緩慢，容易產(chǎn)生內(nèi)部的溫度差和收縮應(yīng)變，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能下降或出現(xiàn)裂縫的問題。

（2）特細(xì)砂和機(jī)制砂的搭配使用，解決了當(dāng)?shù)貨]有中粗砂的困難。特細(xì)砂和機(jī)制砂搭配也彌補(bǔ)了各自的不足，通過合理的設(shè)計(jì)，變?nèi)秉c(diǎn)為優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)出了合格的混凝土。

（3）摻配特細(xì)砂和機(jī)制砂的大體積高性能混凝土配合比在成本下降的前提下，混凝土質(zhì)量也得到了保證。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

使用特細(xì)砂和機(jī)制砂拌制混凝土，與普通混凝土的成本對(duì)比見表5和表6。

經(jīng)濟(jì)效益分析：

（1）大體積高性能混凝土通過降低降低膠凝材料用量，預(yù)計(jì)可節(jié)約混凝土直接材料成本287.2萬(wàn)元。

（2）由于采用特細(xì)砂搭配機(jī)制砂進(jìn)行生產(chǎn)，替代了水洗中粗砂，預(yù)計(jì)可節(jié)約混凝土成本 324.1 萬(wàn)元。

4 結(jié)論

（1）通過特細(xì)砂和機(jī)制砂摻配使用，不但能夠消除各自的不利影響，生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的大體積高性能混凝土，而且大大減低了混凝土的生產(chǎn)成本。同時(shí)也為當(dāng)?shù)靥丶?xì)砂的開發(fā)利用提供了新思路。

（2）某公司攪拌站在混凝土供應(yīng)中，已經(jīng)大量采用了綠色高性能混凝土的技術(shù)思路，既改善了混凝土質(zhì)量又提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2] 吳中偉．高性能混凝土——綠色混凝土[J]．混凝土和水泥制品，2000(1): 3-5．

供稿人：雷震，王燕峰

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說明書》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

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《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

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