混合砂在渝怀铁路嘉陵江大桥工程中的应用

混合砂在渝怀铁路嘉陵江大桥工程中的应用

周怀智 贾卫中 陈 江 杨国豪 （中铁大桥局集团一公司）

摘 要：应用机制砂和特细砂配制性能优良的泵送砼。通过优选配合比，调整机制砂、特细砂的混掺比例，成功在施工生产中应用，取得很好的技术效果和经济效益。

关键词：机制砂 混合砂 泌水 工程应用 效益 1 前言

渝怀铁路井口嘉陵江大桥位于重庆市沙坪坝区井口镇先锋街附近，桥型布置为：3×24m+8×32m预应力砼简支梁+(84+144+84)m预应力砼连续刚构+8×32m+4×24m预应力砼简支梁，正线桥长1025.06m，桥址处地形条件较差，两岸自然坡度较大，砼宜采用泵送施工，全桥C40以下砼4万余立方米。重庆地区地理位置独特，缺少中砂资源，重庆建筑用砂长期采用特细砂。但特细砂因其粒径小，比表面积大，吸水率大，配制出的砼收缩大，坍落度损失快，《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）规定，特细砂不能单独用于主体结构的施工。而使用外运而来的中砂价格较贵，使工程成本大大提高。为了降低工程成本，解决中砂供应不及时和质量不稳定，我们开始了使用混合砂配制C40以下泵送砼的试验研究。 2 可行性

2.1机制砂的特性

机制砂因其为机械破碎，故其坚固性好，吸水率小，但其颗粒单一级配不合理，有棱有角，配制出

的砼保水性和粘聚性差，且泌水严重，无法单独用于泵送砼。重庆某机制砂厂生产的机制砂筛分见表1

表1 筛孔尺寸 分计筛余 累计筛余 细度模数 5.0 1.6 1.5 2.5 45.8 47.5 1.25 4.5 51.5 3.6 0.63 22.6 74 0.315 16.0 90.5 0.16 5.0 85.5 底 4.6 100 2.2特细砂的特点 特细砂粒径小且较单一，吸水率大、配制出的砼收缩大，易产生裂纹，坍落度损失大，特细砂砼单位水泥用量较大。河川特细砂筛分见表2

表2 筛孔尺寸 分计筛余 累计筛余 细度模数 5 0 0 2.5 0.1 0 1.25 0 0 1.3 表3 名称 特细砂 机制砂 项目 比表面积 大 小 粗颗粒含量 小 多 细颗粒含量 多 少 吸水率 大 小 保水率 好 差 0.63 0.2 0 0.315 36.0 36 0.16 60.4 97 底 3.4 100 2．3两种砂进行比较可发现，其特点中有许多互补之处。见表3 鉴于上述特点，若将两种砂按一定比例混合，可以组成一种级配合理，细度模数适中的混合砂。 2.4 复合情况

我们按照各种比例混合试拌后发现，只要机制砂与特细砂的比例在（55～68）：（45～32）之间，

相应的细度模数在2.1～3.0之间，混凝土都能获得较好的和易性，我们在室内进行多种比例混合试拌，发现60％机制砂与40％特细砂混合后的级配良好，其筛分见表4

表4 筛孔尺寸 分计筛余 累计筛余 细度模数 5.0 0.2 0 2.5 23.5 24 1.25 10.2 34 2.7 0.63 12.8 46 0.315 21.4 68 0.16 27.1 95 底 4.7 100 混合砂的比例可参考下式计算： μf=βμf1+(1-β) μf2

μf ———— 混合砂细度模数 μf1 ———— 机制砂细度模数 μf2 ———— 特细砂细度模数 β —— 机制砂掺入比例 3 试配情况 3.1材料情况

3.1.1 机制砂：采用的是重庆双盈机制砂厂生产的机制砂，其各项技术指标见表5

表5 技术指标 细度模数 3.6 表观密度 2710kg/m3 压碎指标 17.5 粉尘含量 1.5﹪ 堆积密度 1460kg/m3 凝固性硫酸纳浸泡 4.6﹪ 空隙率 46﹪ 碱活性 无潜在危害 母材强度 115Mpa 3.1.2 特细砂：采用的是合川特细砂

3.1.3 粗集料：采用的是5—31.5歌乐山碎石

3.1.4 外加剂：采用的是重庆江韵FDN—A高效减水剂 3.2 试配

通过在室内进行六十余次试配，最后选定如下配合比：

表6 水泥：江津P.O32.5 kg/m3 353

3.3 试验结果分析

表7 编号 乌江砂 机制砂 混合砂 坍落度（cm） 初始 22 14 22 一小时 19.5 6 20 R3 17.1 19.2 22.5 抗压强度（Mpa） R7 22.7 25.8 35.3 R28 36.6 40.2 44.8 细骨料 kg/m3 757 粗骨料 kg/m3 1003 粉煤灰 kg/m3 62 外加剂 kg/m3 3.32 水 kg/m3 195 由试验结果可看出，当配合比中细集料都采用机制砂时，用相同的配比，很难达到用天然中砂配制

砼的效果。主要原因有：其一，机制砂为人工破碎而成，棱角较多，远比不上天然砂表面光滑圆润，颗粒间机械啮合力较大，间隙也较多，导致砼拌和物流动性减小。其二，从机制砂级配中可看出，机制砂0.315mm以下筛余仅为10﹪，《混凝土泵送施工技术规范》（JGJ/T10-95）中指明泵送砼细骨料通过0.315mm筛孔的筛余，不应少于15﹪。特细砂的粒径主要集中在0.315mm以下，和机制砂混合正好填补0.315mm以下的累计筛余，所以根据砼试配情况来看，使用混合砂是完全能够满足泵送砼的各项要求。

3．4 出现的问题及处理

试拌时采用的FDN—A高效减水剂其保水性能及保持坍落度效果不甚好，试拌中发现有泌水现象，导致坍落度损失较多，只有解决这个问题，才能使混合砂砼在泵送施工中得到应用。为解决这个问题我们在砼中掺加了一定比例的保水剂，它的掺入引入了少量的微气泡，这些微气泡的滚动作用和浮托作用使砼的和易性和稳定性得到大大提高，减少了泌水。 从实际情况看，砼停放一小时后，基本无泌水，坍落度仍在16cm以上，可满足泵送要求。 4 混合砂砼的生产与施工 4．1 混合砂砼的生产

4.1.1在生产砼过程中，应注意以下几问题

4.1.1.1混合砂砼搅拌时间应较天然砂搅拌时间适当延长，控制在90秒左右，这样使混合砂砼中各组分搅拌更加均匀，外加剂作用得到充分发挥。

4.1.1.2由于机制砂含水率较小，颗粒较松散，易滑动，而特细砂与之相反，不易滑动，所以砂的计量设备应采取措施，保证其称量的准确性。

4.1.1.3掺加保水剂时，最好将其溶于水中，然后掺入砼中，保证其与砼充分混合，作用得到充分发挥。

4．2 混合砂砼的施工

4.2.1混合砂砼的坍落度应严格控制，不宜太大，否则容易产生离析，影响砼外观。 4.2.2混合砂砼颗粒间机械合力较大，泵送压力较大，泵送过程中应特别注意。 5 经济效益

本工程在使用混合砂之前使用的是乌江砂，其价格昂贵，在改用混合砂后成本大幅降低，初步统计C40以下砼共计39894m3，节约成本109.42万元。见表8

表8 标号 结构部位 砼方量（m3） 成本 价格 （元/m3） 乌江砂 混合砂 C15 基础 1052 178 148 30 3.16 墩身 2061 182.02 153 29.02 5.98 C20 基础 6018 177.2 151.4 25.9 15.59 墩身 533 183.19 155.3 27.89 1.49 C25 基础 5018 189.59 157.96 31.63 15.87 109.42 墩身 4836 186.6 162.68 23.92 11.57 C30 墩身 5739 193.3 168.07 25.23 14.48 钻孔桩 6582 197 168 29 19.09 C40 墩身 8100 196.7 169.3 27.4 22.19 成本价差 （元/m3） 节约 成本 （万元） 分计 总计 6 技术效果 6．1 新材料的使用

我们因地制宜，采用混合砂配制C40以下泵送砼，开创了中铁大桥局用机制砂和特细砂配制泵送砼的先河，拓展了人工砂在建筑市场的应用领域，为今后在该地区施工提供了宝贵的实践经验。

6．2 降低大体积砼水化热

由于混合砂配制的砼较中砂配制的砼的单位水泥用量降低较多，因此必然会减少大体积砼浇筑后的水化热，对砼结构裂纹的防止极为有利。

有试验数据表明，增减10kg水泥用量其水化热将砼的温度升高或降低1℃。本桥的混合砂砼的配比与中砂砼配比情况见表9

表9

品种 水泥用量 kg/m3 293 258 粉煤灰 kg/m3 73 128 砂 kg/m3 807 809 石 kg/m3 1027 1051 水 kg/m3 190 172 外加剂 kg/m3 2.56 1.72 乌江砂 混合砂 由表中看出，混合砂砼较乌江砂砼的单位水泥用量降低35 kg，这将对降低大体积砼的水化热极为有利，嘉陵江大桥主墩12＃、13＃墩承台为C25砼，方数达1920m3，由于采用混合砂配制砼及采取其他施工措施，砼内部的温度峰值仅为58℃，内外温差最高达21℃，避免了砼裂纹的产生，保证了大体积砼结构的工程质量。 7结论

7．1 在今后的西南建筑市场，混合砂配制砂将会有更加广阔的应用前景。

7．2 用机制砂和特细砂混合配制出性能优良的泵送砼较大幅度降低工程成本，为集团公司拓展西南建筑市场提供了技术保障。

7．3 目前在铁路工程中，尚未有混合砂配制出的砼用于预应力砼结构中，今后应进行这方面的试验研究，争取早日将混合砂用于预应力砼结构施工上。

参考文献：

［1］ 《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001） ［2］ 《混凝土泵送施工技术规范》（JGJ/T10-95）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1eb8.html