提高機制砂清水混凝土的施工質(zhì)量

張俊峰

（河南省第二建設(shè)集團有限公司，河南新鄉(xiāng)453002）

1 引言

機制砂是由機械破碎、篩分而成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土[1]。本文介紹了華能羅源電廠一期工程主廠房框架清水混凝土結(jié)構(gòu)的施工，該清水混凝土設(shè)計強度為C30～C45，采用泵送法施工。通過現(xiàn)場試驗分析，采取有效措施用機制砂代替天然砂，提高了清水混凝土觀感質(zhì)量，達到了清水混凝土的質(zhì)量要求。

2 機制砂的優(yōu)缺點

2.1 機制砂的優(yōu)點

機制砂主要有以下優(yōu)點：（1）可以在現(xiàn)場進行加工生產(chǎn)，通過對母材的選擇、加工機械的選型等方面進行控制，保證生產(chǎn)的機制砂的質(zhì)量；（2）砂的物理力學性能較好，可以選擇工程場平及基坑爆破過程中花崗巖作為機制砂生產(chǎn)的母材，不能選擇表層的中風化及以上花崗巖，并通過篩分和水洗措施調(diào)整機制砂的含泥量，機制砂可以用來生產(chǎn)高強混凝土；（3）根據(jù)工程中所用混凝土的要求及生產(chǎn)機制砂的巖石的特點，通過對生產(chǎn)機制砂的設(shè)備的選擇控制機制砂的細度模數(shù)和顆粒級配。

2.2 機制砂的缺點

機制砂有以下缺點：（1）機制砂含有一定量的泥粉。泥粉顆粒小于0.016mm，在混凝土漿體中起填充作用，但是，由于泥粉為類似海綿的層狀松散結(jié)構(gòu)，吸水率較高，吸水后膨脹，對混凝土的強度及耐久性都會產(chǎn)生負面影響。（2）機制砂表面粗糙，棱角較多；機制砂細度模數(shù)多大于3.0，且級配不好。相對于天然河砂生產(chǎn)的混凝土，機制砂生產(chǎn)的混凝土和易性不好，混凝土經(jīng)常出現(xiàn)蜂窩、麻面等外觀質(zhì)量缺陷。

3 機制砂清水混凝土常見的質(zhì)量問題

根據(jù)對福州地區(qū)及其他電廠施工中機制砂清水混凝土的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，機制砂清水混凝土常見的質(zhì)量問題如下：表面泌水現(xiàn)象；蜂窩麻面；色差；氣泡；黑斑；花紋斑或粗集料透明層；接縫掛漿漏漿和出現(xiàn)砂帶；表面裂紋。通過與普通清水混凝土出現(xiàn)的質(zhì)量問題頻次進行對比，發(fā)現(xiàn)機制砂清水混凝土更易出現(xiàn)表面泌水及蜂窩麻面的質(zhì)量問題。

4 機制砂清水混凝土主要質(zhì)量問題形成原因

坍落度是混凝土和易性的具體指標，而和易性是混凝土眾多指標中最重要的一個指標，機制砂清水混凝土“表面泌水”和“蜂窩、麻面”的主要原因是混凝土和易性差?；炷梁鸵仔园?方面內(nèi)容：流動性、黏聚性、保水性。根據(jù)機制砂的特性，經(jīng)過試驗分析確認了影響混凝土和易性的主要原因。

1）機制砂細度模數(shù)不符合要求，級配不合理。通過實驗室對不同批次的機制砂共取樣10次進行烘干篩分檢測，發(fā)現(xiàn)機制砂的特征是級配不合理，細度模數(shù)偏大，棱角較多，比表面積大。

2）機制砂石粉含量及含泥量偏大。經(jīng)實驗分析，對于強度等級低于C30的混凝土，膠凝材料較少，機制砂中含有10%～15%的石粉可以補充膠凝材料，增加漿體量，改善混凝土的和易性；選擇石粉含量為7%的機制砂，分別添加不同摻量和不同種類的泥粉，觀察機制砂亞甲藍值的變化情況，當含泥量＞1%時，亞甲藍值＞1，因此，泥粉含量對機制砂亞甲藍值的影響非常大。

3）外加劑使用不合理。使用緩凝高效萘系減水劑時，以C30混凝土為例進行不同外加劑含量的試配試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)減水率高，泌水率大，均存在不同程度泌水現(xiàn)象。

5 機制砂清水混凝土主要質(zhì)量問題的防治

5.1 調(diào)整機制砂級配

通過實驗分析可知，機制砂細度模數(shù)以2.8～3.2為佳。若細度模數(shù)太大，則粗顆粒太多，砂的級配不合理，致使混凝土的和易性變差，即使摻入粉煤灰可以彌補上述缺陷，但成本也會相應(yīng)提高，經(jīng)濟上不合理；若細度模數(shù)太小，則小于0.075mm的細粉過多，需水量增大，混凝土強度降低，水泥用量增加。經(jīng)過對比分析，當篩沙網(wǎng)的篩孔的實際尺寸控制在5.0mm，經(jīng)水洗、篩分后，所制砂的顆粒級配及細度模數(shù)可以滿足生產(chǎn)要求。

5.2 調(diào)整機制砂石粉含量及含泥量

5.2.1 選用含泥量較少的機制砂原材

機制砂生產(chǎn)過程中，由于所選原材為級配碎石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角料，原材料泥粉含量不可控制，造成機制砂泥粉含量較大。因此，生產(chǎn)級配碎石時，要選用石塊，不要夾帶泥土，并避開陰雨天挑選、生產(chǎn)，減少生產(chǎn)過程中的母材含泥量。

5.2.2 調(diào)整好機制砂石粉含量

制砂場應(yīng)用范圍較廣的2種破碎方式的優(yōu)缺點對比如表1所示。

表1 機制砂破碎方式的優(yōu)缺點對比表

結(jié)合2種類型破碎方式的特點，采用反擊式與沖擊式破碎相結(jié)合的破碎方式，從而獲得粒型、級配較好機制砂。以C30混凝土為例，其配合比為：水泥∶粉煤灰∶水∶外加劑∶砂石=298∶90∶125∶4.56∶865，在現(xiàn)場試驗對比不同石粉含量對混凝土性能的影響（見表2）。

表2 不同石粉含量對混凝土性能的影響

混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)混凝土強度等級的變化選擇石粉含量適宜的機制砂，石粉含量太少起不到增加漿體含量、降低混凝土泌水、離析的目的；石粉含量過高會造成需水量增加，混凝土工作性下降。因此，含量不能太高也不能太低，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)經(jīng)討論分析可知，將機制砂中石粉含量控制在10%～15%可以補充膠凝材料，增加漿體量，改善混凝土的和易性。

增加輪斗式洗砂機水洗裝置。為調(diào)整機制砂含泥量，在制砂過程中增加輪斗式洗砂機水洗裝置，對篩分過的機制砂進行水洗，減少含泥量。

5.3 調(diào)整外加劑

根據(jù)以往施工經(jīng)驗，外加劑主要選用萘系或聚羧酸類減水劑，該類減水劑均能達到減水率高、坍落度損失小，適量引氣，提高耐久性的效果。經(jīng)試配，外加劑與水泥要有良好的相容性。外加劑應(yīng)符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》和JG/T 223—2017《聚羧酸系高性能減水劑》的規(guī)定。由于機制砂相較于河砂表面粗糙，比表面積大，會吸附更多的減水劑，無法達到減水劑的實際減水率，導(dǎo)致用水量增加，強度降低。經(jīng)過試驗分析，以C30機制砂清水混凝土為例，選用PCA-VI聚羧酸高性能減水劑，用量為1.2%。

6 結(jié)語

在天然砂資源缺乏的地區(qū)，選用優(yōu)質(zhì)的機制砂作為細骨料，使用高性能聚羧酸減水劑等途徑，并進行科學的配合比設(shè)計后，混凝土也能達到清水混凝土效果，其綜合效益也是顯著的。通過機制砂在本項目的應(yīng)用，進一步豐富了機制砂清水混凝土施工的技術(shù)經(jīng)驗，可在其他類似項目中加以推廣、應(yīng)用。