浅谈机制砂在C50预制箱梁中的应用

傅家福

（泉州市交通建设工程试验检测有限公司，福建 泉州 362000）

0 前言

2020 年，福建省出台《关于加快推进重大项目建设促进稳投资的若干措施》一文中就提到，各地要加快机制砂项目的审批、出让、建设。在此背景下，项目领导商议，将机制砂与河沙试配对比，最终决定在C50 预制箱梁生产中采用机制砂[1]。

1 机制砂与河砂的定义

长期受河水冲刷自然生成的，粒径在4.75mm 以下的岩石颗粒，称为河砂，砂粒表面大多光滑圆润。机制砂，利用机械设备人工制砂，通过制砂机使石料变成砂子，故表面粗糙，欠缺圆滑。

2 河砂混凝土与机制砂混凝土

2.1 原材

2.1.1 水泥：福建省泉州美岭水泥有限公司生产的P·O52.5 水泥

2.1.2 外加剂：厦门宏发有限公司生产的聚羧酸减水剂

2.1.3 碎石：5-20mm

2.1.4 天然砂

2.1.5 机制砂

2.1.6 水

2.2 混凝土配合比设计

通过计算选定初步基准配合比为（kg/m3）：

水泥：砂：碎石：水：减水剂=479:699:1094:158:6.23；

由于实测的表观密度2450kg/m3和计算表观密度2430kg/m3差值的绝对值不超过计算值的2%，故不需对其进行材料调整。按计算结果进行试验。

2.3 试验数据对比

由以上数据，可知：

⑴机制砂砼早期强度高于河砂砼，机制砂颗粒表面粗糙，与混凝土中其他成分更易发生嵌集料反应，故早期强度相较于颗粒表面光滑的和河砂高[2]。

⑵机制砂砼与河砂相同砂率时，机制砂砼工作性能不理想，需提高砂率和外加剂惨量才可以达到和河砂混凝土相同的工作性能[3]。

⑶机制砂（砂率39%）试验结果较为理想，在C50 箱梁选用机制砂为原材。

2.4 基准配合比比较

在基准配合比的基础上，另选两个配合比进行对比试配试验，此两配合比的水胶比较基准配合比水胶比分别增加和减少0.03，用水量与基准配合比相同，经检测各项指标，均满足设计及规范要求。标准养护28d 后，测试力学性能，测试结果见表1 所示。

表1 不同水胶比配合比7d 及28d 抗压强度试验结果

根据上述试验结果，按照工作性能优良、强度及耐久性满足要求、经济合理的原则，确定配合比为水泥：砂：碎石：水：减水剂=479:699:1094:158:6.23。

2.5 实践结果

2.5.1 外观质量

外观质量，如下图所示：

2.5.2 回弹结果

依托二重环湾快速路（晋江段）新建工程一期工程A1 合同段生产的预制梁28d 回弹结果均符合设计及规范要求。

3 项目对于机制砂在C50 箱梁应用的具体做法

⑴严格控制机制砂的压碎值指标，机制砂是混凝土中重要的骨料，机制砂的品质将直接影响混凝土的品质。

⑵把控机制砂细度模数在2.5-3.0 之间，机制砂是这两年新起的工艺，由于生产工艺的不完善、设备选型的不合理，易出现“两头多、中间少”的状况。断档型砂混凝土和易性差，容易离析。

⑶加强对石粉含量的控制，石粉含量不多时，石粉中的碳酸盐在水泥水化过程中可以与水泥的铝硅酸盐形成碳铝酸盐,使水泥强度提高。但石粉含量大于10%时,水泥的铝硅酸盐成分有限,过多的石粉只能起到填充作用,反而降低混凝土的强度。赵顺波等研究人员发现人工石粉含量过多，将会降低钢筋和混凝土的粘结强度。

⑷对机制砂的MB 值控制。MB 值是确定细集料中是否存在膨胀性粘土矿物(泥粉)的重要指标，以评定集料的洁净程度。夏晋等研究人员通过对机制砂梁和河砂梁长期加载试验，得出梁的扰度随着MB 值的增大而增大。

⑸机制砂含水率的控制，由于项目采用环保型料仓，福建夏天温度极高，水分挥发快，砂含水率变化大，加强试验检测人员对料仓砂含水率的检测，做到及时向拌合站反应砂含水率变化，做到及时调整。

⑹在施工上，机制砂棱角多、颗粒粗糙，与水泥颗粒的吸附性较弱，调配成的混凝土比河砂更易液化离析，故施工中按规范严格控制振捣时间为20-30s，避免出现过振现象。

⑺福建地区整体气温较高，水分蒸发快，对此混凝土的养护就显得尤为关键，梁场设置了自动喷淋系统，加之土工布，可以保证对梁片的养护，避免因养护不到位产生的微型裂纹。

4 结论

通过 C50 机制砂与河砂混凝土试配，对机制砂与河砂混凝土的工作性能和力学性能进行研究，结论如下:

1) 机制砂混凝土增大外加剂掺量和砂率后，也具有良好的施工性能。

2)在标准养护条件下，C50 机制砂混凝与河砂混凝土相比具有更高的早期力学性能，力学性能优势明显[4]。

3)依据试验结果在二重环湾快速路（晋江段）新建工程A1 合同段进行的预制梁生产，具有良好的表观质量和回弹强度[5]。