王愛華

(陜西宏圖商品混凝土有限公司，陜西 咸陽 712000)

0 引 言

為實(shí)現(xiàn)對河砂資源的合理利用，避免發(fā)生過度開采、濫采現(xiàn)象對周圍生態(tài)環(huán)境造成影響，有關(guān)部門對應(yīng)用機(jī)制砂提出了明確的要求。在部分地區(qū)，由于沒有混凝土生產(chǎn)所需要的合格的天然河砂，因此在一定程度上限制了混凝土的生產(chǎn)效率[1]。基于此，開展機(jī)制砂在混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用研究是十分有必要的。

1 機(jī)制砂質(zhì)量現(xiàn)狀及混凝土生產(chǎn)中存在的問題分析

1.1 機(jī)制砂質(zhì)量現(xiàn)狀

與其他材料相比，機(jī)制砂的累積篩余率和通過率均超過一般材料的2.5倍，細(xì)度模數(shù)與一般粗砂相比更大，在其批量生產(chǎn)的過程中具有更高的穩(wěn)定性。機(jī)制砂的質(zhì)量在一定程度上取決于其中的石粉含量、顆粒形態(tài)、級配、軟弱顆粒含量、MB值等。目前機(jī)制砂呈現(xiàn)的問題是兩頭顆粒多、中間顆粒少且粒型形態(tài)不規(guī)整等特點(diǎn)。針對300μm的篩余會呈現(xiàn)出明顯的增加，并且篩余出的物質(zhì)均呈現(xiàn)出明顯的三角形分布形式，整體表面粗糙，局部存在較為尖銳的材料[2]。

選擇某施工項(xiàng)目使用的機(jī)制砂及河砂進(jìn)行抽樣，并對比兩種材料的篩余結(jié)果,見表1。

表1 兩種材料篩余結(jié)果對比表

由表1中的篩余結(jié)果可以看出，機(jī)制砂與河砂相比在幾種公稱粒徑下均有著更高的篩余率。與其他天然河砂相比，機(jī)制砂在配比、養(yǎng)護(hù)的過程中均有著相同的條件，機(jī)制砂的配置會使得材料的坍落度出現(xiàn)明顯的下降，并且材料的抗壓強(qiáng)度更高。在保持坍落度不變的情況下，生產(chǎn)需要增加大量的水。但在不增加水泥用量的前提下，水膠比會逐漸變大，通常情況下生產(chǎn)出的實(shí)測強(qiáng)度并不會出現(xiàn)降低的問題。

1.2 混凝土生產(chǎn)中存在的問題分析

當(dāng)前，傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)中存在的問題主要包括坍落度不穩(wěn)定、緩凝現(xiàn)象嚴(yán)重、泵送性差以及需水量大等。存在的問題具體體現(xiàn)在：混凝土在生產(chǎn)過程中，存在超出允許偏差范圍的情況。產(chǎn)生這一問題的主要原因是攪拌的過程中，其稱量精度沒有達(dá)到要求，攪拌時(shí)間過短，或存在水泥混倉存放、混合使用的問題。混凝土生產(chǎn)時(shí)還會出現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品強(qiáng)度不合格問題，其主要原因是混凝土的強(qiáng)度離散性加大，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等。需水量大的主要原因是在混凝土生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中采用的河砂材料需要通過大量引入水分才能保證其完全混合均勻，因此造成了大量水資源的浪費(fèi)。

2 基于機(jī)制砂的混凝土生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)

2.1 基于機(jī)制砂的混凝土拌制配合比控制

生產(chǎn)混凝土?xí)r，主要將砂石材料看作是混凝土的骨架，而其他材料，例如膠凝材料、細(xì)粉等，則被看作是混凝土骨架的填充物。為保證混凝土生產(chǎn)質(zhì)量，需要對混凝土生產(chǎn)配合比進(jìn)行控制，以此提高在攪拌過程中混合物的和易性?；跈C(jī)制砂的混凝土拌制配合比控制可通過增加配合比砂率和控制出廠坍落度兩個(gè)方面進(jìn)行控制。

通過增加混凝土混合材料中的細(xì)集料比例，控制配合比的砂率，將混凝土中段砂與石粉材料投入量增加，有利于填充在集料配置過程中產(chǎn)生的孔隙，以此實(shí)現(xiàn)對拌制配合物的流動性提升。針對混凝土拌制過程中出現(xiàn)的砂石料與漿體分離問題，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，采用較低坍落度能夠有效改善混凝體的和易性。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，對以往攪拌時(shí)間進(jìn)行延長，增加6～15 s,可以大幅度降低混凝土的沉降現(xiàn)象[3]。在運(yùn)輸過程中，可按照5.5～7.5 r/min的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)，每次轉(zhuǎn)動時(shí)間應(yīng)超過3 min，以此解決在運(yùn)輸過程中的沉降和抓底現(xiàn)象。在機(jī)制砂中間段位置混凝土拌制配合比較少，而小于0.3 mm的細(xì)顆粒較多。因此將兩種材料按照相應(yīng)的比例進(jìn)行配備，以改善集料級配不連續(xù)的問題。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通過控制二者的配合比，可生產(chǎn)和易性更強(qiáng)的混凝土材料。

2.2 機(jī)制砂砂率調(diào)整

利用機(jī)制砂和河砂對機(jī)制砂的砂率進(jìn)行調(diào)整，除上述兩種材料外，還需要添加P.O 42.5等級的水泥、21 d強(qiáng)度為36.5 MPa的F類二級粉煤灰，并采用細(xì)度在13.5%的需水量比。將機(jī)制砂按照表2中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配合。

表2 機(jī)制砂配合比標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表2中的機(jī)制砂配合比，在實(shí)際生產(chǎn)中選擇所需標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配備。表3為上述機(jī)制砂配合比強(qiáng)度及性能表現(xiàn)。

表3 機(jī)制砂配合比強(qiáng)度及性能表現(xiàn)

在進(jìn)行機(jī)制砂配合過程中，砂細(xì)度應(yīng)當(dāng)小于原始配合比時(shí)砂率下調(diào)量，并按照公式(1)計(jì)算得出相應(yīng)的配合比砂率。

βs=β0+(μf-μ0)×10/100

(1)

式中：βs為調(diào)整后的機(jī)制砂配合比砂率，%；β0為調(diào)整前的機(jī)制砂配合比砂率，%；μf為砂細(xì)度模數(shù)；μ0表示機(jī)制砂配合比砂細(xì)度模數(shù)。按照公式(1)計(jì)算結(jié)果，完成對機(jī)制砂砂率的調(diào)整。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的基于機(jī)制砂的混凝土生產(chǎn)方式比傳統(tǒng)生產(chǎn)方式應(yīng)用效果更好，以某施工項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)背景，該項(xiàng)目中共需要混凝土材料1 000 kg，分別利用本文生產(chǎn)方法和傳統(tǒng)生產(chǎn)法方式，各完成500 kg混凝土材料生產(chǎn)任務(wù)，比較兩種生產(chǎn)方式的需水量。為保證實(shí)驗(yàn)的公正性，在選擇除機(jī)制砂以外的材料時(shí)，保證兩種生產(chǎn)方式配合比均相同。兩種生產(chǎn)方式的各材料配合比要求見表4。

表4 兩種生產(chǎn)方式各材料配合比要求

將兩種生產(chǎn)方式生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成對比圖，如圖1所示，以便進(jìn)行清晰對比。

由圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，同樣完成500 kg混凝土材料的生產(chǎn)，本文生產(chǎn)方式的需水量明顯低于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的需水量。因此，通過實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的基于機(jī)制砂的混凝土生產(chǎn)方式更符合當(dāng)前混凝體生產(chǎn)廠對生產(chǎn)過程中降低需水量的要求，保證水資源的有效利用，為混凝土生產(chǎn)廠帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖1 兩種生產(chǎn)方式實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖

4 結(jié)束語

針對采用傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)方式生產(chǎn)出的材料所具有的和易性不強(qiáng)、自密實(shí)性能差、砂率難控制等問題，開展基于機(jī)制砂的混凝土生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)，提出一種全新的混凝土生產(chǎn)方式，有效降低了生產(chǎn)過程中的需水量，讓混凝土的生產(chǎn)更加綠色、環(huán)保。