[摘要]文章主要從機(jī)制砂對混凝土和易性、強(qiáng)度、耐久性3個方面的影響進(jìn)行了探析，總結(jié)出了在交通工程中應(yīng)用時，思想重視、保持制砂工藝先進(jìn)性、技術(shù)補(bǔ)充3個方面要點，謹(jǐn)供參考。

[關(guān)鍵詞]機(jī)制砂；交通工程；混凝土；石粉

1機(jī)制砂概述

機(jī)制砂是指經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑在4.75mm以下的巖石顆粒（不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒）。JT/T819—2011《公路工程水泥混凝土用機(jī)制砂》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公路工程水泥混凝土用機(jī)制砂的定義、分類與規(guī)格、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則，以及標(biāo)志、運輸和儲存。標(biāo)準(zhǔn)適用于公路工程預(yù)拌混凝土、現(xiàn)場拌和混凝土及混凝土制品使用的機(jī)制砂。標(biāo)準(zhǔn)中將機(jī)制砂分為I類、II類、III類：I類母巖巖石抗壓強(qiáng)度一般大于80MPa，宜用于強(qiáng)度等級大于或等于C60的混凝土；II類母巖巖石抗壓強(qiáng)度一般大于60MPa，強(qiáng)度等級大于或等于C30、小于C60以及有抗凍、抗?jié)B要求的混凝土；III類母巖巖石抗壓強(qiáng)度一般大于30MPa，宜用于強(qiáng)度等級小于C30的混凝土。標(biāo)準(zhǔn)中還按照粗細(xì)程度將機(jī)制砂分為粗砂、中砂2種規(guī)格，粗砂細(xì)度模數(shù)為3.9~3.1，中砂細(xì)度模數(shù)為3.0~2.3。

2機(jī)制砂應(yīng)用概述

國內(nèi)各個領(lǐng)域目前機(jī)制砂的應(yīng)用情況：在水電工程領(lǐng)域，幾乎全部自產(chǎn)機(jī)制砂生產(chǎn)預(yù)拌混凝土；在房建領(lǐng)域，有一定比例使用了機(jī)制砂，受地方行政導(dǎo)向影響，不同城市間使用比例不同；而在公路、鐵路、港口等交通工程中，機(jī)制砂生產(chǎn)預(yù)拌混凝土的比例較低。近幾年，河砂、湖砂作為短時間內(nèi)很難再生的自然資源，日漸珍貴，開采量已經(jīng)迅速減少，可供交通工程使用的量變得匱乏；由于氯離子對鋼筋混凝土的破壞巨大、且破壞周期長，淡化海砂也被限制在門外。機(jī)制砂，來源豐富，生產(chǎn)工藝日漸成熟，成本合理，在交通工程中或可作為天然砂的首選替代品。

3交通工程應(yīng)用探析

在交通工程中，通常需要關(guān)注混凝土3個方面指標(biāo)：和易性、強(qiáng)度、耐久性；機(jī)制砂對混凝土的這3個方面影響，需要分別進(jìn)行分析和探討。

3.1對和易性的影響

3.1.1石粉機(jī)制砂中粒徑小于75μm的顆粒統(tǒng)稱為石粉。RolandsCepuritis研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)度、比表面積是石粉的2個重要參數(shù)，對混凝土流變影響最大[1-2]。潘菲等的研究發(fā)現(xiàn)，0~45μm的粒徑區(qū)間是體現(xiàn)石粉性能最關(guān)鍵的部分，該部分顆粒存在最佳摻量，過多的細(xì)粉使機(jī)制砂混凝土流動性顯著降低，過少則易離析、泌水[3]。毛永琳等的研究發(fā)現(xiàn)，石粉摻加方式對水泥漿體流動性影響大，石粉內(nèi)摻時水泥漿體流動性隨石粉摻量增加而增加；石粉外摻時水泥漿體流動性直線下降[4]。研究證明，石粉的存在，對混凝土和易性既不是絕對的有害，也不是絕對的有利。只有在粒徑合理、含量適中時，石粉才能夠提高混凝土的工作性能。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，石粉會大量吸附減水劑，對混凝土初始流動度以及流動度的保持都是有害的。工程現(xiàn)場在找到有效的應(yīng)對辦法之前，宜將機(jī)制砂的石粉含量控制在下限。3.1.2粒型相較于天然河砂而言，機(jī)制砂是由巖石破碎而成，其顆粒表面粗糙、多棱角，對混凝土的和易性顯然是不利的。普遍認(rèn)為，棱角越少、粒型越接近球形的機(jī)制砂對和易性的不利影響越小。在生產(chǎn)泵送混凝土、高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)對機(jī)制砂的粒型進(jìn)行特別甄選。3.1.3級配受不同廠家制砂工藝、母巖種類和強(qiáng)度的影響，機(jī)制砂顆粒級配參差不齊。目前市面上級配不合理的機(jī)制砂較多，多數(shù)情況下，2.36mm~4.75mm與1.18mm~2.36mm兩級配超標(biāo)最為常見，而0.60mm~1.18mm與0.30mm~0.60mm兩級配常常不足，導(dǎo)致機(jī)制砂級配不良。這類機(jī)制砂孔隙率高，配制的混凝土對用來包裹骨料、填充空隙的漿體量需求很高，混凝土常常會出現(xiàn)流動性差、漿骨分離、泌水、離析等，造成混凝土無法施工。與天然砂中的II區(qū)中砂接近時的級配，認(rèn)為是機(jī)制砂的理想級配。

3.2對強(qiáng)度的影響

3.2.1石粉機(jī)制砂中大量的石粉填充了骨料空隙，使混凝土內(nèi)部更加密實，這也符合混凝土越密實，強(qiáng)度越高的理論。需要注意的是，存在一個最佳石粉含量，超過這個值，混凝土抗壓強(qiáng)度便會降低。筆者經(jīng)歷幾個項目后發(fā)現(xiàn)，這個最佳值，在不同機(jī)制砂中并不相同，需要通過試驗來確定。在實際工程中，為了保證混凝土的和易性，一般會將機(jī)制砂混凝土水膠比適當(dāng)放大，單方用水量適當(dāng)提高，這是一種主動的、可控的調(diào)控手段，對混凝土強(qiáng)度基本沒有危害。但應(yīng)注意用水量的超標(biāo)會導(dǎo)致開裂風(fēng)險增加，需要把握合理尺度。應(yīng)當(dāng)區(qū)別看待的是，由外加劑被石粉吸附而導(dǎo)致的用水量變大，則屬于生產(chǎn)失控的一種情況，是很危險的，這種情況下混凝土強(qiáng)度會失控，應(yīng)特別避免。3.2.2粒型由于機(jī)制砂表面粗糙、多棱角且尖銳，粘結(jié)力、機(jī)械咬合力均大于天然砂，因此在同等水膠比條件下，機(jī)制砂比天然砂配制的混凝土強(qiáng)度略高。3.2.3母巖在同條件下，分別用石灰?guī)r、玄武巖2種母巖制成的機(jī)制砂配制混凝土，發(fā)現(xiàn)C30強(qiáng)度差別不大，C60強(qiáng)度玄武巖略高于石灰?guī)r。

3.3對耐久性的影響

混凝土的耐久性在實際工程中，常常是被忽略的一環(huán)。耐久性不足，不僅會增加使用工程中的維修費用，影響工程的正常使用，還會過早地結(jié)束結(jié)構(gòu)的使用年限，造成嚴(yán)重的資源浪費。對于有抗碳化、抗凍融、抗氯離子侵蝕、抗硫酸鹽侵蝕、抗堿-骨料反應(yīng)、抗磨要求的工程，在使用機(jī)制砂之前，應(yīng)參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐久性驗證。3.3.1母巖堿活性首先要重視的是母巖的堿-骨料反應(yīng)活性。擬應(yīng)用于高性能混凝土的機(jī)制砂應(yīng)進(jìn)行堿活性檢測，具有堿-碳酸鹽反應(yīng)活性的機(jī)制砂不得應(yīng)用。存在潛在堿-硅酸反應(yīng)危害時，必須采取抑制措施并通過試驗驗證方可應(yīng)用；比如可以摻入粉煤灰、沸石、礦粉等摻合料，對ASR有害膨脹進(jìn)行抑制。3.3.2母巖抗磨性路面和橋面混凝土使用的機(jī)制砂，應(yīng)檢驗?zāi)笌r骨料磨光值，不宜使用抗磨性較差的泥巖、頁巖、板巖等水成巖類母巖生產(chǎn)機(jī)制砂。3.3.3石粉顏從進(jìn)的研究認(rèn)為，天然砂中石粉含量的增加會降低混凝土抗氯離子滲透性能，但機(jī)制砂中石粉含量的增加對這一指標(biāo)的影響不明顯；另外，機(jī)制砂中石粉能改善混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，C30和C60當(dāng)石粉含量分別達(dá)到20%和15%時基本不腐蝕[5]。

4機(jī)制砂應(yīng)用要點

4.1思想重視

對機(jī)制砂的態(tài)度，應(yīng)當(dāng)給予敬畏、但不畏懼。它的缺點很多，應(yīng)用不當(dāng)?shù)脑拰�工程影響較大，當(dāng)事項目、當(dāng)事人員應(yīng)當(dāng)保持畏懼之心。但它的優(yōu)點也很多，無論從工程保供角度、還是從經(jīng)濟(jì)性角度考量，都是有益的；并且我們已經(jīng)有了相應(yīng)的指導(dǎo)規(guī)范和成熟的技術(shù)支撐，當(dāng)事項目、當(dāng)事人員也不必畏懼。

4.2制砂工藝先進(jìn)性

目前機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝良莠不齊，應(yīng)用到交通工程中的機(jī)制砂，必須保持工藝的先進(jìn)性。據(jù)了解，目前先進(jìn)的機(jī)制砂生產(chǎn)工藝使用的是包含制砂機(jī)在內(nèi)的高效集約樓站式生產(chǎn)線，采用沖擊加滾動碾壓復(fù)合破碎原理，區(qū)別于傳統(tǒng)立軸破的破碎方式，復(fù)核破碎可以實現(xiàn)對機(jī)制砂顆粒的高效破碎；生產(chǎn)線可以對機(jī)制砂顆粒進(jìn)行一定程度的整形；還可以對粒徑進(jìn)行設(shè)計從而獲得更合理的級配。先進(jìn)工藝已經(jīng)基本可以解決傳統(tǒng)機(jī)制砂石粉含量多、粒形差、級配不合理的缺陷，交通工程對混凝土和易性、強(qiáng)度、耐久性要求較高，使用機(jī)制砂前應(yīng)對制砂工藝進(jìn)行優(yōu)選。

4.3技術(shù)補(bǔ)充機(jī)制

砂作為非標(biāo)產(chǎn)品，在實際工程中，即使我們給予了充分重視、使用了最先進(jìn)的制砂工藝，也還是會因為一些不可控因素的影響，導(dǎo)致石粉含量、粒型、級配、甚至母巖來源，做不到在施工全過程中始終一致、穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定對混凝土的和易性、強(qiáng)度影響顯著，有的情況還會影響到混凝土的耐久性。這些情況導(dǎo)致了機(jī)制砂在交通工程中的推廣遲緩，那么應(yīng)該如何化解這一困擾？相對最簡便的技術(shù)方案，就是通過對外加劑減水、保水、控氣、調(diào)凝、保坍、控稠等等多個方面的調(diào)整、優(yōu)化、匹配，將機(jī)制砂的變化和缺陷彌補(bǔ)回來。這一方案相對最經(jīng)濟(jì)，難點是需要現(xiàn)場技術(shù)人員同時對混凝土配比、機(jī)制砂性能、外加劑調(diào)配有全面深刻的理解。

5結(jié)語

目前，河砂、湖砂資源匱乏已成事實，海砂由于氯離子的困擾不宜用于交通工程中，機(jī)制砂或已成為首選的替代品。交通建設(shè)如火如荼，了解機(jī)制砂、掌控機(jī)制砂、使用機(jī)制砂在交通領(lǐng)域似乎已是大勢所趨。已有許多專家、學(xué)者、從業(yè)者從多個角度對機(jī)制砂進(jìn)行過剖析，相關(guān)研究文獻(xiàn)給本文指導(dǎo)了方向。本文主要從機(jī)制砂對混凝土和易性、強(qiáng)度、耐久性3個方面的影響進(jìn)行了探析，總結(jié)出了思想重視、保持制砂工藝先進(jìn)性、技術(shù)補(bǔ)充3個方面應(yīng)用要點，謹(jǐn)供參考。