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淺談機制砂在公路隧道中的應用

來源:福建南平寧武高速公路有限責任公司 雷建華
時間:2015-03-04
摘要:通過對機制砂和機制砂混凝土特點的分析,提出優化機制砂混凝土配合比設計,嚴格機制砂混凝土施工工藝流程,達到降低材料成本目的的觀點。
  關鍵詞:機制砂 混凝土 應用

  隨著我國經濟的不斷發展,各類建設項目與日俱增,混凝土的需求量不斷增加,用砂量也逐年增加,長期對天然砂的開采,導致了天然砂資源枯竭,以致出現了天然砂質量差、價格高的局面,在福建山區高速公路建設中,受自然條件的限制,砂資源匱乏,如果使用天然砂作為細集料,將會顯著增加成本,用砂高峰期時甚至無砂可用。由于福建山多,特別是閩西北,山峰聳峙,遍布堅硬、高強的花崗巖、凝灰熔巖等,山區高速穿山越嶺,隧道工程所占比例大,出渣多。為了解決天然砂供應不足的矛盾,利用人工砂替代天然砂已越來越重要,將花崗巖、凝灰熔巖機械破碎,篩分生產機制砂,不僅有充足的數量保證,而且減少環境污染和水土流失,產生巨大的社會、經濟和生態環保效益。

  1、機制砂的特點

  機制砂是指經除上處理的由機械破碎、篩分制成的,粒徑小于4.75mm的巖石顆粒,但不包括軟質巖、風化巖石的顆粒。用作生產機制砂的母巖多為石灰巖或砂巖,并且石灰巖母巖強度不小于80Mpa。其質量要求應滿足GB/T 14684—2001《建筑用砂Sand for building》要求。由于機制砂是用專門的制砂機械生產,如用沖擊破制砂,可以通過進料量、進料粒徑、轉速等參數的調整,按工程的需要,人為較穩定地控制機制砂的質量,故得到日益廣泛的應用。機制砂有如下主要特性:

  (1)機制砂顆粒是多棱體,級配合理,粒度均勻,通常含有的石粉可以部分改善混凝土的工作性能。

  (2)通常在同一工地,機制砂與碎石是同一種母巖制成,熱學性能一致,對大體積混凝土技術效果尤為顯著。

  (3)同一生產設備或工藝,機制砂的細度模數和單篩的篩余量成線性關系,對于一種砂子,先通過試驗建立關系式后,只要測定一個單篩的篩余量即可快速求出細度模數。

  (4)機制砂中石粉含量的變化是隨細度模數變化而發生變化,細度模數越小,石粉含量就越高;反之,細度模數越大,石粉含量越低。

  2、隧道混凝土施工過程中機制砂所起作用

  隧道工程中大部分混凝土都為低標號混凝土,但是這些混凝土中具有抗滲、抗腐蝕要求。經過反復的試驗、檢驗,我們得出以下幾個結論:

  (1)機制砂對混凝土性能的影響

  因為機制砂由機械破碎、篩分制成,顆粒形狀粗糙尖銳、多棱角,并且機制砂顆粒內部微裂紋多、空隙率大、開口相互貫通的窄隙多、比表面積大,加上石粉含量高等特點,與河砂相比有較大的差異。機制砂與河砂相比,由于有一定數量的石粉,使得機制砂混凝土的和易性得到改善,可在一定程度上改善混凝土保水性、泌水性、粘聚性,使得混凝土易于成型振搗。這些作用在隧道襯砌、仰拱填充、墊層混凝土施工中特別明顯,尤其是在實行水泥新標準之后,水泥強度普遍提高。配制混凝土時很難解決強度富于過大與工作性差之間的矛盾,機制砂中的石粉很好地解決了這個矛盾,即在低水泥用量情況下,配制出工作性符合要求的混凝土。

  (2)機制砂對混凝土強度的影響

  強度是混凝土作為結構材料的一個重要依據,因而機制砂對混凝土的強度影響,也是最關心的一個問題。

  (3)機制砂對混凝士干縮性能的影響

  混凝土的干縮性能直接影響混凝土的裂縫,進而影響混凝土的耐久性。與常規細骨料(石粉含量3%)相比,石粉含量為16%和12%的混凝土干縮率分別增大12.8%和4.8%。即石粉含量在12%以下時,干縮率增大緩慢,石粉含量大于12%時,干縮率迅速增大。認為主要是由于小于0.075mm的石粉顆粒在混凝土拌和物中起到增加水泥漿含量的作用。顯然,單位體積水泥漿多,導致干縮率增大。

  (4)機制砂對混凝士抗滲性的影響

  由于混凝土的抗滲性主要與其孔結構有關,因此大多數人認為機制砂中的石粉是其提高抗誘性的主要原因?;炷裂芯空哒J為:機制砂中的石粉只是一種有效的填料,雖然不具有活性,但提高了混凝土的密實性,增強了水泥石與骨料界面粘結;還有人認為石粉能加速C3S的水化,并與C3A、C4AF反應生成結晶水化物,并能改善水泥石的孔隙結構,因此抗滲性能得到提商。

  3、機制砂的質量控制

  (1)抓好機制砂自制生產關

  隧道洞碴生產的機制砂,由于從洞內中運出的洞碴中含有泥粉和個別軟弱巖塊,因此,一是要求采用澗碴生產時必須進行分揀,不得將軟弱塊、泥粉混染的混合料一起送入破碎機中。二是按技術要求進行生產,加強對機制砂的抽檢,每生產150m3抽檢一次。

  (2)把好外購機制砂進場質量關

  在自制機制砂數量不能滿足工程需要時,可從地方采購。一是實行定向石料場外購,對石料廠提出具體技術要求,要求改進設備,加強生產控制。二足增強材料驗收人員責任心,把好驗收關,不符合技術要求的材料絕不能進入現場。三是試驗人員要加強抽檢,對不合格材料必須清除。

  (3)優化機制砂混凝土配合比設計

  為彌補機制砂易吸水,混凝土拌和干澀,振動水易釋放,若控制不當易出現泌水離析,特別對于大坍落度混凝土表現更為明顯等問題,在混凝土中摻加粉煤灰和泵送劑,以提高混凝土的粘聚性、流動性和可輸送性。

  結論

  機制砂生產已成為一個新興的產業,在混凝土使用過程中機制砂能夠提高混凝土的一些性能,然而提高的這部分性能正是每一個工程人員最關心的問題。隧道在使用機制砂的過程中,這些性能都能夠完好體現,從而能夠充分并且廣泛運用于隧道各個施工部位,提高混凝土的氣密性、抗滲性、耐腐蝕性能。

  參考文獻

  【1】蔡基偉.石粉對機制砂混凝土性能的影響及機理研究[D].武漢理工大學博士學位論文,2006.

  【2】昊明威,付兆崗,李鐵翔,等,機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J].鐵道建筑技術,2000(4).

  【3】田建平,周明凱,等.C50粉煤灰機制砂混凝土的配制及應用[J].粉煤灰綜合利用,2006(2).

  【4】砌建輝,童智洋.利用機制砂配制自密實混凝土[J].世界橋梁,2007(1).


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