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摘要：为满足磨万铁路第Ⅳ标段第Ⅰ分部工程混凝土的施工要求，先通过理论计算结合试验确定混凝土配合比，再试验不同种类河砂和人工砂的复配对拌合物工作性能和耐久性能的影响，通过坍落度、坍落度的变化、含气量、容重、强度等表征手段，评价人工砂和河砂对混凝土性能的调控作用。结果表明，应用人工砂可配制出满足技术要求的铁路混凝土。在自密实混凝土中，作为一种细集料，天然河砂得到了大量应用。但由于环保问题的日益突出，河砂的采取也受到了严格的限制，造成无天然砂可用的局面。近年来，针对机制砂自密实混凝土的工作性能研究、配合比优化以及配制方法展开了大量研究。但受到工艺、原材料等因素的影响，导致机制砂级配、粒形以及岩性有十分明显的差距。鉴于此，亟需针对机制砂质量指标及对混凝土性能的影响展开更深层次的分析。
关键词：机制砂；颗粒级配；抗氯离子渗透
引言
近年来，建筑工程用砂量在基础建设数量的日益增加下逐年递增。作为地方性资源，天然砂具有短时间不可再生以及分布不均匀等特点，使其在长期的无序开采下逐渐枯竭。至此，针对天然砂开采情况颁布了禁采规定，虽然使生态环境得到了保护，但同时带来的工程用砂矛盾也愈加突出，对建设工程的发展造成了严重影响，寻找天然砂外的砂资源已成为必然趋势。机制砂属于一种人工砂，是通过机械将开采的岩石破碎、筛分制作而成，在实际应用过程中，能够对天然砂资源不足的问题予以有效解决。
磨万铁路是连接老挝首都万象与云南昆明的中老铁路老挝段（磨丁至万象），设计时速160公里/时，预计2020年竣工。该铁路是泛亚铁路贯穿中南半岛的重要组成部分，建成后正式打通泛亚铁路的中通道。这对促进沿线资源开发，带动沿线经济和旅游业发展，促进中国—东盟自由贸易区建设和大湄公河次区域经济发展等方面，具有十分重要的意义。
其中，二次衬砌使用C35/T2/P8现浇混凝土，设计年限100年。不同部位的二次衬砌，有直接泵送入仓，有长途泵送入仓，要求混凝土具有一定的保塑性和优异的工作性能。本文针对磨万铁路第Ⅳ标段第Ⅰ分部的环境条件、原材料和施工工艺，充分发挥机制砂的优点，并跟踪其实际应用情况。
1机制砂控制指标
该控制指标需要从七个方面来进行：第一，碱集料反应，具体指的是无潜在碱硅酸反应危害；第二，空隙率、堆积密度以及静观密度，空隙率要控制在44%内，堆积密度要控制在每立方米1400kg，表观密度要控制在每立方米2500kg；第三，压碎指标主要是依据相关规定标准实施分级控制；第四，有害物质也应按照国家规定进行控制；第五，按照表2要求控制泥块与石粉含量；第六，颗粒级配要符合建设用砂要求，对机制砂中石粉含量予以充分考虑，其0.15mm累积筛余要略低于河砂；第七，严格按照表1控制母岩抗压强度。要禁止使用板岩、页岩以及泥岩等生产机制砂，可以采用玄武岩、砂岩、辉绿岩、石英岩、安山岩、花岗岩、白云岩、石灰岩等比较稳定且未风化、有强硬质地、比较洁净的母岩生产机制砂。可优先选用砂岩或花岗岩。
表1抗压强度指标
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表2石粉含量与泥块含量
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2试验内容
2.1原材料
（1）机制砂。应提前筛机制砂中的石粉，并遵循一定的比例将石粉添加至机制砂中，以此来获取各种含量石粉的备用砂。（2）碎石。粗骨料采用5-31.5mm连续级配碎石，表观密度为2720kg/m3，含泥量为0.3%，其中0.075-4.75mm颗粒含量为2.4%，0.075mm以下颗粒含量为0.8%。（3）收尘石粉。收尘石粉属于一种收尘废弃物，出自于某公司机制砂生产系统，为0.3mm以下岩石颗粒。其中0.075mm以下颗粒含量为58%，0.075-0.3mm之间的颗粒含量为42%。
2.2试验方法
依据GB/T14684—2011《建设用砂》对天然砂、机制砂的性能进行检测；依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50082 -2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》成型、养护混凝土试块，对硬化混凝土的力学性能、抗水渗透性、抗氯离子渗透性和收缩性能进行检测。
3结果与分析
运用不同含量石粉的机制砂配制混凝土，基于外加剂、粗骨料、水泥用量以及固定用水量等掺入原材料不改变的前提下，对比混凝土工作性能受到各种石粉含量机制砂的影响。随着石粉含量的增加，机制砂石粉含量小于百分之十五时，混凝土拌合物的塌落度也在不断增加，与百分之十五掺量的混凝土塌落度相比，百分之三掺合量的混凝土明显小了40毫米，和易性逐渐改善，离析泌水现象有所降低，究其原因为石粉加入到新拌混凝土中会逐渐变成浆体，粗糙骨料间相互移动，总浆体数量有了明显的增加，浆体包裹在骨料表面时，会受表面摩擦力的制约而形成润滑膜，使颗粒间的摩擦阻力逐渐减少，以此来加大新拌混凝土的流动性。但是需要注意，浆体过多并不会使流动性越来越大，浆体量适量即可。相反骨料流动是原因为骨料表面的塑性粘度大所致，这也是混凝土掺入百分之十五机制砂石粉后变粘稠的真正因素。
4讨论
4.1关于机制砂自密实混凝土工作性能的讨论
机制砂可用于配制自密实混凝土，机制砂自密实混凝土的粘度较大、流动性较差，坍落扩展度低于河砂自密实混凝土；与河砂相比，机制砂颗粒尖锐富有棱角、表面粗糙，颗粒间的互锁和机械咬合作用较大，不利于混凝土的流动性。在不同水灰比的混凝土中，机制砂石粉含量的临界值也不同。机制砂中石粉含量增加，提高了混凝土体系中的粉体含量，可以形成浆体将其降低颗粒之间的摩擦力，有效弥补其在粒形中存在的缺陷，提高混凝土的工作性能；并且石粉也会将混凝土体系之中水分吸收，石粉含量增加会提高混凝土的需水量，使混凝土粘聚性增大、流动性减弱。基于各种不灰比下，机制砂自身具有的密实混凝土粘聚性较好，与河砂自密实混凝土相比，利用钢筋的能力可以使机制砂自密实混凝土提升百分之二十八；钢筋能力能力随着石粉含量的不断增加也会有明显的提升。
4.2基准配合比的确定
石粉、机制砂以及中碎石在混凝土中均为机制筛分、破碎废石、卵石以及天然岩石的一些颗粒物，三者原料除粒径不同外基本相同。故此，本文对三种岩石颗粒予以了严格规范，4.75mm以上的岩石颗粒定义为石，0.075-4.75mm的颗粒定义为砂，0.075mm以下的颗粒定义为石粉。
根据泵送C35混凝土的生产配合比数据，进一步探究混凝土性能受到机制砂石粉含量的影响，以此来明确机制砂石粉含量，获取更加准确的混凝土配合比。本研究中结合收尘石粉级配、碎石以及机制砂检测结果，对石粉、石以及砂的单方用量予以新的定义，确定混凝土配合比，在本文中为了对两个配合比做到有效区分，这里称之其为基准配合比，而使用收尘石粉、碎石以及机制砂的配合比则为生产配合比。生产配合比与基准配合比间的差异性较大，基准配合比将小于0.075毫米颗粒的碎石、收尘石粉以及机制砂计算为石粉，将0.075至4.75毫米颗粒的碎石、机制砂作为砂，将大于4.75毫米颗粒的碎石、机制砂作为石。
4.3力学性能的讨论
石粉含量在机制砂中提升到12%，不再使用以往的8%，，这样能够有效降低3%的机制砂自密实混凝土强度，降低其6%抗折度。石粉活性较小，不能直接参与混凝土的水化进程，发挥惰性掺合料的填充作用；石粉粒径较小，不能发挥机制砂颗粒的机械啮合作用；机制砂中的石粉MB值较高，表明石粉中含有较多量的粘土矿物，会导致集料界面与胶凝材料间的粘结力逐渐降低，通过提升机制砂中石粉含量，可以使自密实混凝土中机制砂颗粒的含量得到降低，不仅可以降低机制砂自密实混凝土性能，还能使机制砂颗粒骨架作用得到有效削弱。
结束语
综上所述，因机制砂拥有较好的工程性，所以我国在建造桥梁的时候，经常会使用到机制砂。在开展桥梁混凝土施工的时候，机制砂可以有效的提升其抗压强度，提升混凝土的外观质量和施工效率，投入使用后为铁路工程的质量提供保障。
参考文献
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