机制砂应用工作小组半年工作总结
永蓝高速公路机制砂应用工作小组成立于2009年4月底，在永蓝高速公路工程施工联合指挥部的领导下，应用工作小组按照项目工作大纲，结合工程进度开展了相应的工作，现将半年来所做的工作总结如下：
一． 麻江机制砂的应用
麻江机制砂的成功应用充分证明了机制砂在永蓝高速中应用的可行性。通过比较机制砂与河砂的技术性能指标，以及同等工作性下两者的硬化混凝土的强度，证明了机制砂在配制混凝土中的优势。麻江机制砂的应用，开启了机制砂在永蓝高速中应用的先河。在机制砂应用小组为介入之前，永蓝高速出现河沙供应紧张,运输成本高的局面。与此同时由砂石场生产的机制砂大量堆积，没有得到真正的应用，不仅没有解决工程用砂的需求反而占有大量堆积场地。机制砂小组介入以后，麻江砂石场的机制砂充分有效的应用于永蓝高速中，并且一度出现机制砂供不应求的局面。下面主要通过麻江机制砂在永蓝高速中机制砂混凝土的配制，以及机制砂与河沙混凝土的力学性能的比较，证明机制砂混凝土在永蓝高速中应用的必要性与可行性。
1.1麻江机制砂与道县河砂技术指标的比较与分析
在永蓝高速第一合同段项目部实验室的配合下，永蓝高速公路机制砂生产应用工作小组对麻江机制砂进行了检测，并与道县河砂进行了比较。结果如下：
表1细集料物理性能
表观密度
砂样
（g/cm）
麻江机制砂 道县河砂
2.798 2.594
3
堆积密度
空隙率（%）
（g/cm） 1.536 1.578
45.1 39.2
3
<0.075mm颗粒含
细度模数
量（%） 10.3 0.7
2.8 2.8
100累计筛余/100Ⅱ区级配下限 麻江机制砂Ⅱ区级配上限80累计筛余/?6040200Ⅱ区级配下限 道县河砂Ⅱ区级配上限60402009.54.752.361.180.60.30.15筛孔尺寸/mm9.54.752.361.180.60.30.15
筛孔尺寸/m
图1 麻江机制砂级配曲线 图2 道县河砂级配曲线
由表1、图1和图2可以看出 1）
由于机制砂表面粗糙，多菱角使其堆积密度偏小、空隙率偏大为45%。河砂由于粒型呈圆形、表面光滑、堆积密实,空隙率仅仅为39.2%。
2）
机制砂中小于0.075mm颗粒为实心石粉颗粒，含量偏高为10.3%，粘土含量由MB值表征为0.85；河砂中小于0.075mm颗粒大部分是多孔状粘土颗粒，含量较少为0.7%，该砂比较干净。
3）
从级配曲线可以看出，机制砂级配曲线接近Ⅱ区级配中值，是比较好的中砂。机制砂由于是机械生产，可控性强，经过3.5mm的筛孔后粒径在4.75以上的含量为0.6%。道县河砂虽然也属于Ⅱ区中砂，但是从图中可以明显看出4.75以上和0.6以下的颗粒明显偏多。其4.75以上颗粒含量达8.6%。河砂一般为天然形成，人工调整级配比较困难，从而给混凝土配制带来不利影响。
1.2其它原材料
水泥：金磊P·O42.5级水泥，物理力学性能检测结果见表2; 粗集料：宁远县欧阳彪石场5-31.5级配碎石，性能指标见表3; 减水剂：广州凯立GC-PP1高效减水剂。
表2 金磊PO42.5级水泥的物理力学性能
凝结时间/min
安定性
初凝 终凝 191
300
合格
3d 5.7
28d 8.7
3d 30.3
28d 50.9
1.25
25.0
抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
细度(80μm筛余)/% 标准稠度/%
表3碎石性能指标
针片状含量/% 泥块含量/% 含泥量/% 压碎值/%
7.9
0
0.7
13.3
表观密度/kg·m-3 2684
松堆密度
/kg·m-3 1620
空隙率/% 39.6
1.3低标号机制砂混凝土的配制
根据全线结构物混凝土使用情况统计结果，低标号混凝土主要用于桥涵构造物、隧道工程、干孔桩、水下灌注桩、桥涵下部构造、通涵盖版、抗滑桩等工程结构。本次试验以C30机制砂泵送混凝土为设计目标（设计坍落度：140-160mm），确定了相应配合比的合理水灰比和砂率。
1.3.1水灰比与强度的关系
在固定用水量下，通过调整水泥用量和砂率来确定混凝土强度与水灰比的关系,实验结果如下表：
表4 水灰比对机制砂混凝土性能的影响
配合比（kg/m3)
编号
水灰比
砂率/%
减水剂掺量
C
4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6
0.59 0.53 0.49 0.45 0.41 0.38
45 44 43 42 41 40
2.24(0.8%) 2.48(0.8%) 2.72(0.8%) 2.96(0.8%) 3.2(0.8%) 3.44(0.8%)
280 310 340 370 400 430
S
G
W
135 145 115 160 160 170 坍落度/mm
7d 32.2 35.6 39.3 40.6 45.5 50.2
28d 待出 待出 待出 待出 待出 待出
混凝土强度/MPa
889 1086 165 856 1089 165 823 1092 165 792 1093 165 761 1094 165 730 1095 165
实验现象描述：以上混凝土无泌水、离析现象，和易性较好。
试验结果分析如下：
5550y = 18.591x + 0.5487R = 0.986227d抗压强度/MPa45403530251.31.72.1灰水比2.52.9
图3 灰水比与机制砂混凝土强度的关系
由表4及图3可以看出：单位用水量相同，随水灰比的逐渐减小，混凝土的坍落度无明显变化，强度呈递增趋势，强度与灰水比相关性较好。根据7d试验结果，结合设计要求与实践经验，选取C30机制砂混凝土水灰比为0.55。
1.3.2砂率的优选
同等水灰比下砂率过大会使混凝土变得粘稠而达不到预期的流动性；砂率过小会使混凝土变得干硬易于离析。因此一般情况下，混凝土有一个最佳砂率，此时不论是新拌混凝土还是硬化混凝土的性能都达到一个最优状态。
根据机制砂的特性，按照 “5点法”试验研究了不同砂率对低标号机制砂混凝土工作性及强度的影响，试验结果见表5。
表5 砂率的优选 配合比（kg/m3)
编号
水灰比
砂率/%
减水剂掺量
C
5-1 5-2 5-3 5-4 5-5
S
G
W
坍落度/mm
7d
28d 待出 待出 待出 待出 待出
混凝土强度/MPa
0.49 0.49 0.49 0.49 0.49
45 43 41 39 37
2.72(0.8%) 2.72(0.8%) 2.72(0.8%) 2.72(0.8%) 2.72(0.8%)
340 862 1053 165 340 823 1092 165 340 785 1130 165 340 747 1168 165 340 709 1206 165
165 115 140 150 160
36.1 39.3 37.2 36 37.2
实验现象描述：以上混凝土无泌水、离析现象，除5-5外其它粘聚性尚可。
484440363228373941砂率/C45477d抗压强度/MPa
图4 砂率与强度的关系曲线
由图4、表5可以看出：水灰比相同，混凝土砂率对其拌合物坍落度无明显影响，随砂率的增大粘聚性逐渐增加；从7d数据看砂率与混凝土强度呈抛物线（驼峰）关系，砂率为43%时强度最高。根据试验结果，结合实践经验，选取C30泵送机制砂混凝土最佳砂率为41%-43%之间。
1.3.3 C30水下灌注桩的配合比设计
根据公路桥涵施工技术规范，水下灌注桩一般采用泵送混凝土，坍落度要求为180-200mm,每立方米水下灌注桩混凝土的水泥用量不宜低于350kg/m3,不泌水，不离析，粘聚性能良好。结合以上试验结果进行了机制砂水下灌注桩混凝土的配制，并与河砂混凝土进行了对比。试验结果见表6。
表6 C30水下灌注桩混凝土配合比设计
配合比（kg/m3)
编号
水灰比
砂率/%
减水剂掺量
C
6-1 6-2 6-3
S
G
W
坍落度/mm
7d
28d 待出 待出 待出
混凝土强度/MPa
0.46 0.45 0.45
45 43 43
3.9(1.0%) 3.42(0.9%) 3.42(0.9%)
360 853 1042 165 380 798 1057 170 380 798 1057 170
165 185 190
43.3 42.9 41.3
注：第一、二两组细集料为机制砂；第三组细集料为河砂。
由表6可知相同配合比下，机制砂混凝土与河砂混凝土坍落度差别不大，但机制砂混凝土的7天强度明显高于河砂混凝土。6-2、6-3配合比相关试验指标满足公路桥涵施工技术规范的要求。