(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司,重慶 400060)
機(jī)制砂在預(yù)應(yīng)力混凝土中的應(yīng)用
劉 焰
(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司,重慶 400060)
水泥混凝土因?yàn)槠涓叨鹊目伤苄?、耐久性以及可以根?jù)不同需要選擇合適的強(qiáng)度等級(jí)而在工程建設(shè)中得到了廣泛的利用。天然砂是不可再生資源,近些年隨著大規(guī)模的開(kāi)采利用,已日漸走向枯竭,機(jī)制砂的應(yīng)用日趨重要。文章結(jié)合機(jī)制砂在預(yù)應(yīng)力混凝土中應(yīng)用的實(shí)踐狀況,在對(duì)機(jī)制砂特性進(jìn)行詳細(xì)解析的前提下,針對(duì)機(jī)制砂在混凝土中應(yīng)用談?wù)勛约旱膸c(diǎn)看法和建議。
機(jī)制砂;預(yù)應(yīng)力混凝土;應(yīng)用
不管在房屋建筑、市政工程還是在公路、橋梁、隧道、水利,水泥混凝土都是建筑材料的第一選擇,水泥混凝土的重要組成部分細(xì)集料嚴(yán)重影響著混凝土的流動(dòng)性、坍落度、坍落度損失、耐久性等方面,天然砂的日益枯竭將機(jī)制砂的重要性展現(xiàn)在我們面前。重慶東南某高速公路項(xiàng)目處于烏江、郁江峽谷,地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜,橋隧比例占到了路線總長(zhǎng)的80%以上,需要數(shù)量巨大的混凝土材料。該項(xiàng)目沿線天然砂嚴(yán)重缺乏,滿足質(zhì)量要求的天然砂到場(chǎng)單價(jià)近400元/m3,于水泥價(jià)格相當(dāng),而若使用當(dāng)?shù)貎?chǔ)量豐富的石灰?guī)r加工機(jī)制砂到場(chǎng)單價(jià)僅70~110元/m3,經(jīng)濟(jì)效益非??陀^,可大規(guī)模降低工程建設(shè)成本。
近些年,工程技術(shù)人員對(duì)機(jī)制砂研究從未間斷,取得了相當(dāng)大的成就,成功配制出滿足各方面使用要求的高性能混凝土,機(jī)制砂完全可以達(dá)到規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量要求,所配制的混凝土在某些指標(biāo)方面甚至超過(guò)使用天然砂配制的混凝土,機(jī)制砂的運(yùn)用是混凝土技術(shù)未來(lái)發(fā)展的必然選擇。
機(jī)制砂是值天然巖石、礫石經(jīng)機(jī)械破碎、篩分、除塵等工藝加工而成的小于4.75mm的具有一定級(jí)配的巖石顆粒。機(jī)制砂同天然砂相比,具有一定的棱角性、表面粗糙、含有較多石粉,細(xì)度模數(shù)較大,多為中、粗砂。這些特性讓其在混凝土配制時(shí)需要較大的砂率、需水量大,同樣水泥用量時(shí)強(qiáng)度偏低。同時(shí),由于加工工藝和母巖的變化造成機(jī)制砂質(zhì)量波動(dòng)較大。同時(shí),在石粉含量在一定范圍內(nèi)時(shí),石粉中的碳酸鹽在水泥水化過(guò)程中與水泥的鋁硅酸鹽形成碳鋁酸鹽,使水泥強(qiáng)度得以提高。石粉含量大于10%時(shí),隨取代量的增加水泥強(qiáng)度呈直線下降,原因是水泥的鋁成分有限,過(guò)多的石粉只能起惰性料的填充作用,反而降低水泥的活性。所以,機(jī)制砂的使用,控制石粉含量是最重要的環(huán)節(jié)。
目前,由于機(jī)制砂生產(chǎn)規(guī)模較小,設(shè)備投入?yún)⒉畈积R,相當(dāng)一部分機(jī)制砂由于工藝問(wèn)題會(huì)有很多的片狀顆粒,這將加大混凝土需水量,降低混凝土流動(dòng)性。為此,加入整型機(jī),整合機(jī)制砂進(jìn)行規(guī)?;a(chǎn)尤為緊迫。
機(jī)制砂還具有改善混凝土抗?jié)B和抗凍性,生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量可人工控制等優(yōu)勢(shì)。只有充分利用機(jī)制砂的優(yōu)勢(shì)條件,才能確保機(jī)制砂的力學(xué)性和耐用性,使其完全符合相關(guān)方面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
從本質(zhì)上說(shuō),天然砂和機(jī)制砂最主要的區(qū)別在于:生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí),會(huì)產(chǎn)生不少的石粉。一般來(lái)說(shuō),石粉中的化學(xué)含量和礦物質(zhì)含量有著十分巨大的差別。正因?yàn)槿绱耍陬A(yù)應(yīng)力混凝土中,石粉所起的作用也大不相同。對(duì)于混凝土而言,機(jī)制砂中的石粉是十分有益的。調(diào)查研究表明,適當(dāng)?shù)幕烊胧郏欣谶M(jìn)一步改進(jìn)和調(diào)整混凝土特細(xì)骨料的級(jí)配,有利于最大限度地提高混凝土的綜合性能。同時(shí),混凝土中的石粉含量一旦超出了一定限度,就會(huì)引發(fā)一系列的問(wèn)題,比如降低混凝土強(qiáng)度,增大水泥用量,坍落度損失大等。正因?yàn)槿绱?,我們?yīng)該結(jié)合具體的混凝土強(qiáng)度,科學(xué)、合理地控制混凝土中的石粉含量。實(shí)踐表明,石粉含量維持在百分之八和百分之十之間為佳。
從某種意義上說(shuō),機(jī)制砂品質(zhì)的好壞,會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生十分巨大的影響力。換句話說(shuō),建筑工程的使用效能是否得以充分發(fā)揮,很大程度上取決于機(jī)制砂品質(zhì)的好壞,機(jī)制砂品質(zhì)的好壞,與建筑工程的施工質(zhì)量息息相關(guān)。在目前的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)水平的制約下,相當(dāng)一部分機(jī)制砂的粗糙度和圓弧度還無(wú)法達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。從目前看來(lái),我們應(yīng)該充分運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),充分考慮機(jī)制砂的實(shí)踐狀況,科學(xué)、合理地制定相應(yīng)的生產(chǎn)流程,從而大幅度提高機(jī)制砂的生產(chǎn)質(zhì)量。另外,加快科學(xué)研究不容忽視。
機(jī)制砂混凝土、天然砂混凝土配比設(shè)計(jì)由于其特征的不同存在加大差異。與天然砂水灰相比,我們使用的機(jī)制砂在放大到一定比例之后,能夠大幅度提高混凝土強(qiáng)度。更進(jìn)一步說(shuō),在絕大部分混凝土中,粉煤灰被替代成石粉具有一定的可行性和實(shí)踐性。值得肯定的是,相當(dāng)一部分國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)會(huì)做粉煤灰被替代成石粉相關(guān)方面的實(shí)驗(yàn),取得了一定的成效。實(shí)踐表明,企業(yè)采用的粉煤灰被替代成石粉之后,有利于大幅度降低混凝土的用水量,有利于最大限度地改善和易性,有利于大幅度提升流動(dòng)性能。正因?yàn)槿绱?,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到,機(jī)制砂能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)生十分重要的影響力。這里需要明確的是,結(jié)合建筑單位具體的實(shí)踐狀況,科學(xué)、合理地設(shè)定配比值勢(shì)在必行。
總而言之,機(jī)制砂在預(yù)應(yīng)力混凝土中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)相當(dāng)一部分發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),研究機(jī)制砂的經(jīng)驗(yàn)和取得的成果明顯比發(fā)展中國(guó)家多。我國(guó)西南部地區(qū)自然資源十分匱乏,機(jī)制砂在預(yù)應(yīng)力混凝土中的應(yīng)用已經(jīng)較為普及。為了最大限度地將科技含量較高的機(jī)制砂技術(shù)進(jìn)行推廣,我們應(yīng)該齊心協(xié)力,大幅度提升機(jī)制砂在預(yù)應(yīng)力混凝土中的應(yīng)用的關(guān)注度。
[1]吳梅.機(jī)制砂特性分析及其在混凝土中的有效應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2013.
TU521
A
1003-5168(2014)06-0072-01