机制砂特性及其在高性能混凝土中应用关键技术.doc

机制砂特性及其在高性能混凝土中应用技术蒋正武1严希凡1梅世龙2石大为21.同济大学先进土木工程材料教诲部重点实验室，上海92；2.贵州高速公路开发总公司，贵州贵阳，510080）摘要：本文分析了机制砂普通特性，概述了贵州地区石灰岩机制砂高性能混凝土发呈现状及各种类别定义、特点及工程应用，重要涉及机制砂抗扰动混凝土、机制砂钢管拱自密实混凝土、机制砂水下抗分散混凝土、机制砂自密实片石混凝土、机制砂超高墩泵送大体积混凝土、机制砂高强高性能混凝土、机制砂大体积混凝土等。核心词：机制砂，特性，贵州地区，高性能，混凝土。1前言混凝土当前始终是人类最大宗建筑构造材料。砂作为混凝土重要原材料之一，涉及天然砂和机制砂两大类。受自然资源限制，以河砂为主天然砂越来越无法满足日益增长混凝土用量需求，特别在国内西南地区。此外因过量开采天然砂源，对自然环境所导致压力也日益增长，使用机制砂代替河砂在国内外已成为混凝土行业可持续发展一种趋势。机制砂已经在砂浆、混凝土、砌块中已经得到一定限度应用，特别在云南、贵州等河砂自然资源短缺地区[1][2][3][4]。石灰岩（Limestone）简称灰岩，以方解石为重要成分碳酸盐岩。贵州地区盛产石灰岩，并因地质环境条件，形成大量特色喀斯特地貌。因而，贵州地区机制砂绝大某些区域均是采用石灰岩制备而成。贵州地区机制砂混凝土推广在上世纪80年代，初期因无法较好解决混凝土工作性不良、强度不佳等难题而应用停滞，在本世纪初以来，在积极研发、吸取新混凝土技术基本上，机制砂混凝土推广应用得到了迅速发展，当前已经开发出系列石灰岩机制砂高性能混凝土，并在工程中广泛应用。当前，贵州地区已经制定了《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》（DBJ52-55-）、贵州省地方原则《山砂混凝土技术规程》等规范原则，也大大增进了贵州地区机制砂高性能混凝土应用。2.机制砂特性依照国标规定，经除土解决、由机械破碎、筛分制砂，粒径不大于4.75mm岩石颗粒，但不涉及软质岩，风化岩石颗粒。机制砂自身重要特点是，当前基本为中粗砂，细度模数在2.6—3.6之间，颗粒级配稳定、可调，具有一定量石粉，除150m筛余有所增长外，别的筛余均多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐。但由于全国各地机制砂生产矿源不同、生产加工机制砂设备和工艺不同，生产出机制砂粒型和级配也许会有很大区别。例如，有些机制砂片状颗粒较多，有些机制砂颗粒级配为两头大中间小，但只要能满足国标中对机制砂所有技术指标，就可以在混凝土和砂浆中使用。河砂与机制砂基本物理性能指标见表1。图1给出了河砂与机制砂颗粒形貌。图2给出了河砂与机制砂分计筛余曲线与合计筛余曲线。从中可以看出，机制砂石粉含量高，表面粗糙，球体类似度水平较低，颗粒较大，级配不均。表1河砂与不同地区机制砂基本物理性能Table1Basicphysicalpropertiesofriver-sandandmachine-madesandItemsPackingdensity/kg·m-3Apparentdensity/kg·m-3CrushingIndex/％ModuleoffinenessContentofrockpowder/％FineAggregateAngularity/sSpheresimilardegreesRiversand1.492.6710.22.50.330.50.57GuizhouMachine-madesand1.612.7014.13.59.242.80.47HuzhouMachine-madesand1.652.7310.73.17.723.70.51Fig.1（a）GuizhouMachine-madesandFig.1（b）HuzhouMachine-madesandFig.1（c）Riversand图1河砂与不同地区机制砂颗粒形貌Fig.1Granulemorphologyofriver-sandandmachine-madesand图2河砂与机制砂筛分曲线Fig.2Sievingcurveofriversandandmachine-madesand由机制砂自身特点所决定，与条件相似天然砂相比，在配比设计、其他材料成型养护条件都相似状况下，用机制砂配制出混凝土特点是：坍落度减小，混凝土28d原则强度提高；如保持坍落度不变，则需水量增长；但在不增长水泥前提下水灰比变大后，普通状况下，混凝土实测强度并不减少。按天然砂规律进行混凝土配比设计，机制砂需水量大，和易性稍差，易产生泌水，特别在水泥用量少低强度级别混凝土中体现明显；而如果依照机制砂特点进行混凝土配比设计，通过合理运用机制砂中石粉、调节机制砂砂率，是完全可以配制出和易性较好混凝土。普通混凝土配比设计规程配比设计办法完全合用于机制砂。最适合配制混凝土机制砂细度模数