機制砂混凝土的配制和工程應(yīng)用研究0前言項目作為城區(qū)又一標(biāo)志性綜合體項目，總建筑面積約38萬m2，其中三棟高層建筑中核心筒和剪力墻按設(shè)計要求，須采用高標(biāo)號混凝土，如C50、C55，這對上饒預(yù)拌混凝土企業(yè)提出了挑戰(zhàn)。一方面，上饒預(yù)拌混凝土企業(yè)生產(chǎn)C50、C55混凝土的經(jīng)驗欠缺；另一方面，上饒城區(qū)周邊混凝土原材料地材資源匱乏，符合生產(chǎn)高標(biāo)號混凝土用的原材料更緊張，之前生產(chǎn)C50全部采用天然河砂，不具備經(jīng)濟性，而大多數(shù)機制砂生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝簡單落后，導(dǎo)致機制砂產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足高標(biāo)號混凝土要求。本文通過優(yōu)選高標(biāo)號混凝土生產(chǎn)用原材料，如選用優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料，結(jié)合粉煤灰和高爐礦渣粉雙摻技術(shù)，以及降粘型聚羧酸系高性能減水劑的應(yīng)用，通過對比天然河砂和三種機制砂在C55混凝土的應(yīng)用試驗情況，綜合混凝土性能和混凝土性價比，最終確定采用福建某砂場生產(chǎn)的花崗巖機制砂配制的C55混凝土，應(yīng)用在上饒高鐵新區(qū)某城市綜合體項目工程項目中。結(jié)果表明：高標(biāo)號混凝土工程滿足設(shè)計要求，該項目已通過相關(guān)部門驗收，對預(yù)拌混凝土企業(yè)用機制砂配制高標(biāo)號混凝土具有一定的指導(dǎo)意義。1原材料的選取1.1水泥水泥采用P·O52.5水泥，其物理性能如表1。1.2粉煤灰上饒預(yù)拌混凝土企業(yè)粉煤灰主要來源是中電投貴溪電廠、中電投景德鎮(zhèn)電廠、國電黃金埠電廠，綜合比較三個電廠生產(chǎn)的二級粉煤灰品質(zhì)以及供應(yīng)保障情況，最終選定國電黃金埠電廠粉煤灰，其性能指標(biāo)如表2。1.3礦渣粉上饒城區(qū)周邊無大型鋼鐵廠，其副產(chǎn)品高爐礦渣粉運到上饒，由于路程遠(yuǎn)，運輸成本高，導(dǎo)致到場單價高，在上饒城區(qū)預(yù)拌混凝土企業(yè)未得到推廣使用。礦渣粉的材性是鋼鐵廠水淬?；郀t礦渣粉，經(jīng)過粉磨達(dá)到比水泥比表面積大的一種粉體材料。這種粉體材料為非晶體、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，蘊藏很高的結(jié)晶能量和活性，相比粉煤灰，可以幾乎等量替代水泥，降低混凝土水化熱，改善混凝土和易性和長期性能。本次選定浙江衢州新瑞冶金渣綜合利用有限公司生產(chǎn)的S95級高爐礦渣粉。其性能指標(biāo)如表3。1.4粗骨料粗骨料經(jīng)調(diào)研和試驗，上饒周邊主要以石灰石和花崗巖碎石為止，但巖石本身抗壓強度偏小，花崗巖生產(chǎn)工藝導(dǎo)致顆粒級配差，針片狀含量超標(biāo)，不建議使用。最終選取江西玉山產(chǎn)，5~20mm玄武巖連續(xù)級配碎石，其性能指標(biāo)如表4。1.5細(xì)骨料細(xì)骨料采用撫州天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.8，中砂Ⅱ區(qū)，含泥量為0，上饒橫峰花崗巖機制砂，細(xì)度模數(shù)3.0，石粉含量4%，壓碎指標(biāo)為16.0%，上饒玉山石灰石機制砂，細(xì)度模數(shù)2.9，石粉含量5%，壓碎指標(biāo)為18.0%，福建浦城花崗巖機制砂，細(xì)度模數(shù)2.9，石粉含量4%，壓碎指標(biāo)為11.0%。1.6外加劑高強度等級混凝土由于膠凝材料多，高標(biāo)號混凝土粘性大，從而導(dǎo)致混凝土工作性差，表現(xiàn)流速慢，可泵性能差。需要通過提高減水劑摻量，或是提高減水劑中引氣劑用量，來緩解混凝土粘性問題，增加了混凝土原材料成本，提高引氣劑用量，犧牲了混凝土強度保證系數(shù)。外加劑采用上饒某企業(yè)生產(chǎn)的，降粘型高保坍聚羧酸系緩凝型高性能減水劑，減水率35%，含氣量2.0%。2試驗過程試驗參照J(rèn)GJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》設(shè)計C55混凝土配合比，以及結(jié)合工程現(xiàn)場鋼筋密度，對混凝土的要求類似自密實混凝土的思路進行設(shè)計，膠凝材料中摻合料體系采用粉煤灰和高爐礦渣粉雙摻，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，以達(dá)到降粘和降低混凝土水化熱的目的，外加劑采用降粘高保坍型高性能減水劑，以滿足混凝土施工的工作性能。C55配合比如表5。細(xì)骨料砂通過對比天然河砂和三種機制砂混凝土，對比初始混凝土工作性能和經(jīng)時損失工作性能、力學(xué)性能，以滿足工程現(xiàn)場技術(shù)要求。3試驗結(jié)果分析經(jīng)過大量的混凝土試驗，以及外加劑廠技術(shù)工程師調(diào)配外加劑的配合，考慮到施工現(xiàn)場鋼筋密度，以及現(xiàn)場不確定因素，混凝土經(jīng)時損失按2h進行測試，做到2h混凝土無損失狀態(tài)?；炷猎囼炃闆r如下表6，編號1細(xì)骨料為河砂的對比組，編號2細(xì)骨料采用上饒橫峰花崗巖機制砂，編號3細(xì)骨料采用上饒玉山石灰石機制砂，編號4細(xì)骨料采用福建浦城花崗巖機制砂。從試驗結(jié)果得知，編號2、3采用的機制砂，混凝土2h經(jīng)時損失損失較大，無法滿足工地現(xiàn)場施工條件，編號4采用的機制砂與編號1天然河砂，混凝土工作性能差不多，能滿足C55混凝土施工要求，7d、28d抗壓強度比天然河砂略高。經(jīng)綜合考慮，采用福建浦城花崗巖機制砂作為C55混凝土生產(chǎn)用砂。4工程應(yīng)用情況預(yù)拌混凝土企業(yè)接到施工單位提前72h的供貨信息，材料部門組織協(xié)調(diào)按專項生產(chǎn)供應(yīng)方案，提前準(zhǔn)備原材料，其中有幾個關(guān)鍵點：（1）水泥入庫溫度的控制，確保新進P·O52.5水泥入庫溫度實測控制在45℃左右，一方面容易控制混凝土生產(chǎn)的工作性能，高溫水泥活性高，對減水劑吸附量大，混凝土工作性能經(jīng)時損失大，另一方面降低高溫水泥可能導(dǎo)致導(dǎo)致混凝土開裂的影響；（2）機制砂堆放庫有2個大庫。在生產(chǎn)過程中，新進的機制砂不直接用于混凝土生產(chǎn)，避免砂含水率影響到混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的控制，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量產(chǎn)生波動。項目于2019年11月份第一次澆筑C55混凝土，部位為主樓地下室核心筒和剪力墻部位，混凝土量為1200m3左右?？紤]到大部分為大體積混凝土，施工單位提前精心組織，制定專項施工方案，所有參建管理人員落實到位，安排多組施工人員、多套振搗設(shè)備，按專項施工方案要求，分多層澆搗，一是使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實，避免出現(xiàn)空鼓等情況，二是能降低混凝土水化熱，三是能大大降低混凝土開裂的潛在風(fēng)險。生產(chǎn)施工供應(yīng)過程中，施工單位在澆筑過程中安排專人與預(yù)拌混凝土企業(yè)人員對接，做好有效溝通，確保混凝土供應(yīng)、施工的連續(xù)性，避免結(jié)構(gòu)實體出現(xiàn)冷縫等質(zhì)量問題。按照預(yù)拌混凝土國標(biāo)規(guī)范要求，開展預(yù)拌混凝土交貨檢驗，施工單位、項目監(jiān)理單位、預(yù)拌混凝土供應(yīng)企業(yè)三方共同見證，混凝土入泵前，對混凝土工作性能進行檢測，測試混凝土的坍落度和擴展度，確保入泵混凝土工作性能良好，對混凝土力學(xué)性能進行檢測，三方共同見證取樣，制作交貨檢驗試塊、同條件試塊、拆模試塊，按專項施工方案的中養(yǎng)護要求，及時做好結(jié)構(gòu)實體混凝土養(yǎng)護工作，并通過內(nèi)部質(zhì)量管理部組織人員實體檢測跟蹤混凝土強度發(fā)展情況，項目主樓于2020年10月份封頂，C55總量約為1.5萬m3，拆模后，混凝土結(jié)構(gòu)實體整體優(yōu)良，結(jié)構(gòu)實體混凝土無開裂、空鼓、漏振等現(xiàn)象，混凝土表面觀感和結(jié)構(gòu)實體強度得到了建設(shè)方、住建管理部門認(rèn)可和肯定，順利通過住建部門組織的專項混凝土工程質(zhì)量驗收。在本項目中，克服原材料中砂采用高價格天然河砂，且供應(yīng)量無法保證等等客觀情況，普通的機制砂產(chǎn)品質(zhì)量差且不滿足要求等情況，通過調(diào)研尋找品質(zhì)優(yōu)良的機制砂，及大量的原材料試驗和混凝土試驗，采用符合要求的機制砂，配制C55混凝土，為上饒地區(qū)預(yù)拌混凝土行業(yè)提供了借鑒。采用符合要求的機制砂可以配制高強度等級混凝土，并且施工性能和力學(xué)性能優(yōu)于天然河砂，另一方面產(chǎn)生的經(jīng)濟效益比較顯著。上饒城區(qū)天然河砂采購價比機制砂約高60元/t，而且