機(jī)制砂級配調(diào)整及混凝土泵送施工質(zhì)量控制

機(jī)制砂級配調(diào)整及混凝土泵送施工質(zhì)量控制1機(jī)制砂顆粒級配調(diào)研與分析隨機(jī)調(diào)研了云南地區(qū)21個(gè)機(jī)制砂加工廠的機(jī)制砂級配情況，并抽取樣品進(jìn)行篩分，得到21組機(jī)制砂篩分結(jié)果如表1所示。為反映各廠家生產(chǎn)的機(jī)制砂能否符合GB/T14684—2011要求，將GB/T14684—2011機(jī)制砂3個(gè)分區(qū)的上下限及各機(jī)制砂級配分布情況繪制如圖1所示。由圖1可以看出，這21個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的機(jī)制砂級配曲線各不相同，但基本分布在一個(gè)范圍內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂不能滿足GB/T14684—2011對機(jī)制砂3個(gè)級配區(qū)間的要求，具體表現(xiàn)在，4.75mm和2.36mm篩的篩余量較多，小于0.15mm篩的粉體含量較多，也即實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂存在“兩端多，中間少”的現(xiàn)狀。由于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)制砂的級配要求有差異，研究又對比了實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂級配同公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)有各地方標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)制砂級配上下限要求的差異。為了便于觀察，將上述21組調(diào)研的機(jī)制砂級配按篩孔分別取平均值后再繪制于圖2中。觀察圖2中實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂各個(gè)篩孔累計(jì)篩余平均值的折線可以發(fā)現(xiàn)，2.36mm篩余量能夠落在重慶地標(biāo)上限和湖北地標(biāo)Ⅱ區(qū)機(jī)制砂級配上限范圍內(nèi)，但0.15mm篩余不能落在重慶地標(biāo)下限內(nèi)，僅能落在湖北地標(biāo)Ⅱ區(qū)機(jī)制砂級配下限范圍。由此可見，實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂僅能滿足湖北Ⅱ區(qū)機(jī)制砂級配的要求，適用范圍較窄。2機(jī)制砂級配調(diào)整方法及效果分析為了使實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂能夠盡量滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及部分地方標(biāo)準(zhǔn)的要求，擴(kuò)大實(shí)際生產(chǎn)機(jī)制砂的使用范圍，需要對機(jī)制砂級配進(jìn)行調(diào)整，研究采用過篩法，根據(jù)機(jī)制砂“兩端多，中間少”的特點(diǎn)，將實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂過篩，對機(jī)制砂級配曲線進(jìn)行調(diào)整。2.1Ⅰ區(qū)砂級配調(diào)整根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及大多數(shù)地方標(biāo)準(zhǔn)對Ⅰ區(qū)機(jī)制砂累計(jì)篩余量10%的要求，將4.75mm篩余量控制在10%；考慮實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂小于0.15mm的石粉含量較多，為使該篩孔篩余量能夠符合多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，將小于該篩孔尺寸的粉體含量降低50%，重新計(jì)算各篩孔累計(jì)篩余百分比，繪制調(diào)整后的機(jī)制砂級配曲線，與各標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ區(qū)機(jī)制砂級配上下限對比，如圖3所示。由圖3可見，通過減少4.75mm篩孔篩余量，以及減少小于0.15mm篩孔粉體的百分比，可以有效調(diào)整實(shí)際生產(chǎn)機(jī)制砂的級配曲線，使其落在國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)有大部分對機(jī)制砂有規(guī)定的地標(biāo)的要求，擴(kuò)展了機(jī)制砂的適用范圍。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，建議通過控制最大篩孔尺寸同時(shí)通過除塵技術(shù)去除部分小于0.15mm的粉體含量的方法，來達(dá)到調(diào)整機(jī)制砂的級配曲線落入大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ區(qū)上下限范圍內(nèi)。2.2Ⅱ區(qū)砂級配調(diào)整與Ⅰ區(qū)砂級配調(diào)整方法相同，將4.75mm篩孔篩余量控制在0%，再將2.36mm篩孔篩余量減少50%，小于0.15mm的粉體含量減少30%，繪制實(shí)際生產(chǎn)機(jī)制砂調(diào)整后的級配曲線如圖4所示。由圖4可以看出，調(diào)整后的機(jī)制砂級配基本落入標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于Ⅱ區(qū)機(jī)制砂級配上下限的范圍。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，對于不同的機(jī)制砂，需將4.75mm篩孔上篩余的料去除，同時(shí)去掉一定比例2.36mm篩孔上篩余料，再用除塵方法將小于0.15mm的粉體去除一定比例，即可得到符合Ⅱ區(qū)機(jī)制砂級配要求的砂。2.3Ⅲ區(qū)砂級配調(diào)整Ⅲ區(qū)機(jī)制砂粒徑更細(xì)，從理論上調(diào)整，可以將4.75mm和2.36mm篩余均控制在0，去除80%1.18mm篩孔篩余料，再將小于0.15mm的粉體材料去除50%，繪制實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂級配曲線如圖5所示。由圖5可以看出，從理論上，通過去除4.75mm和2.36mm篩孔上的全部機(jī)制砂，同時(shí)去除一定比例的1.18mm以上的機(jī)制砂，再用除塵方法去除一定比例的小于0.15mm的粉體，可以得到滿足標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ區(qū)級配要求的機(jī)制砂。但從實(shí)際應(yīng)用角度看來，這種做法并不經(jīng)濟(jì)，會浪費(fèi)大部分粗顆粒的機(jī)制砂。因此，綜合以上分析，建議將實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂調(diào)整為Ⅰ區(qū)或Ⅱ區(qū)機(jī)制砂使用，用于配制混凝土?xí)r建議使用Ⅱ區(qū)機(jī)制砂，如果用Ⅰ區(qū)機(jī)制砂配制混凝土，需增大砂率，增加水泥漿體用量，以得到滿足工作性能的預(yù)拌混凝土材料。2.4級配調(diào)整效果分析選取21組調(diào)研結(jié)果中的第5組機(jī)制砂，將其與按2.2節(jié)所述方法進(jìn)行過級配調(diào)整的機(jī)制砂分別配制C30混凝土，記為C和T，除機(jī)制砂以外的混凝土原材料及用量相同。水泥：華新P·O42.5水泥，細(xì)度（80μm方孔篩篩余）1.25%，其物理力學(xué)性能見表2；機(jī)制砂調(diào)整前后級配見表3；石：5~20mm連續(xù)級配碎石；水：自來水。C30混凝土配合比（kg/m3）為：m（水泥）∶m（機(jī)制砂）∶m（碎石）∶m（水）=360∶876∶989∶157。由表4可以看出，采用經(jīng)過級配調(diào)整的機(jī)制砂配制混凝土，出機(jī)坍落度和擴(kuò)展度均比采用未經(jīng)過處理的對照組大，調(diào)整機(jī)制砂級配有利于機(jī)制砂混凝土泵送施工，經(jīng)過調(diào)整后的機(jī)制砂在其他條件相同的情況下更容易泵出，不易堵管。3機(jī)制砂混凝土泵送施工質(zhì)量控制機(jī)制砂由于棱角性以及粒徑分布不同于天然砂，導(dǎo)致用其拌制的混凝土在泵送過程中容易發(fā)生泌水離析，從而造成泵管堵塞，影響機(jī)制砂混凝土的澆注?，F(xiàn)有研究一般通過摻加硅灰、粉煤灰等細(xì)料以及摻加引氣劑從而增加引氣量等方式來提高機(jī)制砂混凝土的工作性能，彌補(bǔ)機(jī)制砂級配不良造成的缺陷。本研究旨在從調(diào)整機(jī)制砂材料級配的角度，從改善原材料自身性能方面提高機(jī)制砂混凝土的工作性能，從而提高可泵性。由于機(jī)制砂存在“兩端多，中減少”的特點(diǎn)，在混凝土配制過程中，可通過調(diào)整粗顆粒和粉體顆粒的含量來達(dá)到調(diào)控機(jī)制砂級配的目的，使其符合不同級配區(qū)間上下限要求。具體做法是：控制最大級篩孔的通過率，一般保證最大級篩孔篩余量在0～10%，同時(shí)通過除塵手段去除30%～80%的0.15mm以下的粉體顆粒，調(diào)整機(jī)制砂級配滿足Ⅱ區(qū)級配的前提下配制混凝土。考慮泵送過程中，機(jī)制砂混凝土泵送堵管的原因是在泵壓作用下，漿體與集料分離，發(fā)生離析泌水，使得泵送阻力增大，造成堵管。因此，可以從3個(gè)方面入手改善施工過程中泵送堵管：一是加強(qiáng)機(jī)制砂棱角的包裹性，改善混凝土的粘聚性，例如摻加粉煤灰、樹脂以及引氣劑等，使得集料和漿體不易分離；二是改善機(jī)制砂的棱角性，可以通過磨耗對機(jī)制砂粒型進(jìn)行整形；三是應(yīng)用本研究提出的調(diào)整機(jī)制砂級配的方法，使機(jī)制砂形成的骨架結(jié)構(gòu)更加合理，從而提高預(yù)拌混凝土的坍落度和擴(kuò)展度，在根本上提高混凝土的泵送性能。4結(jié)論研究隨機(jī)調(diào)研了云南地區(qū)21個(gè)機(jī)制砂加工廠，取機(jī)制砂進(jìn)行篩分試驗(yàn)，得到級配曲線，取平均值與國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)制砂級配所屬區(qū)間進(jìn)行對比分析，并通過機(jī)制砂級配調(diào)整得到滿足3個(gè)級配區(qū)間上下限要求的機(jī)制砂，通過預(yù)拌混凝土測試坍落度和擴(kuò)展度，驗(yàn)證機(jī)制砂級配調(diào)整對混凝土工作性能的影響。最后結(jié)合機(jī)制砂特點(diǎn)及泵送堵管原理，提出改善泵送堵管現(xiàn)象的方法。具體結(jié)論如下：（1）云南地區(qū)機(jī)制砂普遍存在“兩端多，中減少”的現(xiàn)狀，也即大于2.36mm的粗顆粒多，小于0.15mm的粉體顆粒多，介于0.15mm和2.36mm之間的顆粒少。（2）通過控制4.75mm和2.36mm篩孔通過率同時(shí)減少0.15mm篩孔以下的粉體含量，可以得到滿足3個(gè)級配