[摘要]以鄂西農(nóng)村山區(qū)公路工程為例，通過對機制砂母巖品質(zhì)、顆粒級配及機制砂混凝土相關試驗的研究，分析在公路工程中用機制砂替代天然砂的可行性，結(jié)果表明，機制砂混凝土的工作性能、力學性能滿足工程要求，機制砂混凝土在山區(qū)公路建設中廣泛的應用，帶動了當?shù)叵嚓P產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[關鍵詞]機制砂；混凝土；公路工程；顆粒級配

1前言

在我國湖北西部、貴州、四川等農(nóng)村山區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展相對落后，用于交通建設的河砂資源相對稀缺，在高速公路工程中機制砂的使用已經(jīng)得到普及。湖北恩施地區(qū)屬于典型的山區(qū)，地勢起伏大，礦石資源豐富，恩施地區(qū)高速公路工程，混凝土工程量巨大，需要大量的砂作為工程材料。建恩高速第一標段位于恩施土家族苗族自治州白楊坪鎮(zhèn)，位于恩施州的東北部，白楊坪鎮(zhèn)地形復雜、地勢險峻，森林覆蓋面積達80%，有白馬塘天然牧場、響板溪、金豐水庫等自然資源，有鐵、磷、硒、石灰?guī)r、高嶺土等礦產(chǎn)資源。建恩高速的建設，對白楊坪鎮(zhèn)及沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工程建材、飲食服務、商貿(mào)、運輸、勞務等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的作用，促進當?shù)亟?jīng)濟繁榮，增加沿線農(nóng)民收入。以鄂西地區(qū)的建恩高速公路項目為實例，研究機制砂混凝土在鄂西山區(qū)公路中的應用。

2工程概況

建恩高速公路是指銀川至百色高速公路（G69）的聯(lián)絡線安來高速公路（G6911）湖北境內(nèi)從建始縣（隴里）至恩施市（羅針田）段，是西部大開發(fā)重點公路“八縱八橫”骨架公路中的“縱三”線安來高速公路的重要路段，是加快鄂西生態(tài)文化旅游圈建設，統(tǒng)籌鄂西城鄉(xiāng)發(fā)展戰(zhàn)略的重點建設項目。建恩高速起于建始縣，途徑經(jīng)建始縣城、白楊坪等五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全長75.03km，其中主線71.6km，支線3.43km。全線的設計速度為80km/h，采用的是雙向四車道高速公路標準建設，設有6處落地互通和2處樞紐互通。建恩高速主要途徑地區(qū)為山區(qū)，沿線河砂資源緊張，地勢起伏較大，路況復雜，河砂的運輸成本較高。因此，充分利用到當?shù)氐淖匀粭l件，把鄂西山區(qū)天然的石灰?guī)r資源用于機制砂的生產(chǎn)，投入到當?shù)氐母咚俟�路的建設中，可以緩解當?shù)睾由百Y源緊張的狀況，還可以帶動當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，提高當?shù)鼐用竦氖杖�，促進機制砂混凝土技術的應用和發(fā)展。

3機制砂的特性

3.1機制砂生產(chǎn)機制砂為經(jīng)除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒，但不包括軟質(zhì)、風化的顆粒，俗稱人工砂。一套完整的機制砂生產(chǎn)線基本包括“三級級篩分，三級破碎，砂石聯(lián)產(chǎn)”等特點，根據(jù)制砂過程中用水量的多少和作用，可將制砂工藝分為干法制砂、濕法制砂和半干法制砂。目前，無論是生產(chǎn)碎石還是碎石與機制砂聯(lián)產(chǎn)，其粗碎均采用鄂式破碎機，而中碎大都采用反擊式破碎機，而細碎制砂機通常選取棒磨機和沖擊式破碎機，及其復合式破碎機。建恩高速第一標段自建石料場的生產(chǎn)線工藝采用的是濕法制砂工藝。建恩高速第一合同段現(xiàn)澆梁所用的機制砂，為自辦石料廠生產(chǎn)的水洗機制砂，經(jīng)試驗分析得，機制砂的石粉含量為6.2%，細度模數(shù)為3.1，屬于Ⅱ類機制砂，表觀密度為2.724g/cm3，堆積密度為1.540g/cm3。3.2機制砂母巖機制砂母巖品質(zhì)對機制砂的質(zhì)量有很重要的影響，從而影響著混凝土的質(zhì)量。在我國，機制砂的母巖種類主要有玄武巖、花崗巖、石灰?guī)r等。通過前期調(diào)研勘察，湖北恩施山區(qū)分布著廣泛的石灰?guī)r，在山區(qū)的公路建設中，采用當?shù)氐脑�材料生產(chǎn)機制砂，可以保護當?shù)睾由百Y源，減少工程造價。母巖的強度要求應滿足表1。3.3機制砂的級配機制砂的級配影響機制砂混凝土的工作性能、強度、及耐久性。從一標段自建的石料場隨機取三組機制砂樣品ms-1、ms-2、ms-3，進行篩分計算得出三組的顆粒級配，并繪制出顆粒級配曲線如圖1。

4機制砂混凝土的原材料特性

4.1骨料粗骨料采用一標段自建石料場的4.75～9.5mm，9.5～19mm按照15%：85%的配比，進行兩級摻配。細骨料采用一標段自建石料場機制砂Ⅱ類，機制砂具體的試驗結(jié)果見表2。4.2減水劑采用湖北江城子建材公司減水劑，摻量1.5%。4.3水泥采用泰豐水泥公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其性能指標見表3。4.4礦物摻合料采用華電實業(yè)有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，其主要指標見表4。

5機制砂混凝土配合比設計

機制砂混凝土配合比的設計，應按照JTG/TF50-2011普通混凝土配合比設計規(guī)程，JGJ55-2011混凝土結(jié)構耐久性設計規(guī)范[6]的要求進行配合比設計，針對石灰?guī)r機制砂的特性，根據(jù)工程設計的要求，進行反復試驗調(diào)整配合比，滿足混凝土適配強度、工作性能等方面的要求。

6機制砂混凝土的工程應用

以湖北建恩高速公路為例，機制砂混凝土在實際工程得到了應用。該高速公路設計速度80km/h，采用雙向四車道標準建設，路基寬度為24.5m，設有6處落地互通和2處樞紐互通，山區(qū)地況較差，工程環(huán)境復雜，建設難度較大。以建恩高速的現(xiàn)澆梁澆筑的C50混凝土的配合比為例。具體配合比見表5。經(jīng)過反復試驗并結(jié)合當?shù)貦C制砂的特性，最終確定施工理論配合比每立方材料用量見表6�，F(xiàn)澆梁澆筑、養(yǎng)護并拆模后對現(xiàn)澆梁灑水養(yǎng)護，梁整體外觀平整、無明顯蜂窩麻面，梁體完整性較好。對相同條件養(yǎng)護試件和標準條件養(yǎng)護試件進行抗壓強度試驗及回彈強度檢測，試驗表明強度在60MPa左右。