旱砂与机制砂混合用于混凝土制备

　　1 引言

　　随着混凝土用量的不断提高，用砂量也在不断增加，由于对天然砂的长期开采，导致天然砂的资源日趋枯竭，质量越来越差，价格越来越高。将廉价的石灰石或者卵石进行破碎、筛分，生产机制砂，不仅可以确保产量与质量，还可降低生产成本；若适当加入旱砂，经济效益会更加显着。经前期调研，在河南地区，若河砂作为混凝土中的细骨料，C30 混凝土的主材成本≥240 元 /m3，而市场销售单价≤305 元 /m3。

　　其中，骨料占主材成本的54.1%，要降低主材成本，必须引进新骨料（机制砂与旱砂替代河砂的技术），本文结合项目施工部位，拟在 C40及 C40 以下标号中推广使用。

　　2 工程概况

　　2.1 工程建设概况
　　
　　本工程位于河南省郑州市，距市区 25km，郑州新郑机场航站区东侧，T1 航站楼的东北处，本次招标的郑州新郑国际机场二期扩建工程 T2 航站楼工程施工T2SG-04 标段包括：T2 航站楼主楼部分（22 轴以北部分）、T2 航站楼指廊部分、信息中心及动力中心。其中 T2航站楼地下两层，地上四层，东西长 407m，南北长1128m，主楼建筑高度为 38.732m（屋面结构上弦杆件中心），建筑面积约为 47 万 m2。

　　动力中心和信息中心均位于 T2 航站楼西侧，新建交通换乘中心（GTC）的北侧。

　　动力中心总建筑面积为 8075.73 m2，建筑高度 6.85m，地下一层，地上部分一层。

　　信息中心总建筑面积为9050.11 m2，建筑高度 38.3m，地上八层。

　　2.2 混凝土需求概况【1】

　　
　　2.3 技术与生产组织难点

　　2.3.1 技术难点河南地区机制砂的细度模数≥3.5，级配差，导致混凝土粘聚性差，须提高粉料用量来改善其粘聚性；而石粉含量过高，导致混凝土流动性差，须提高单方用水量和外加剂掺量来改善其流动性。旱砂的细度模数≤0.8，且含泥量≥3.0，导致混凝土坍落度损失过快，须提高单方用水量和外加剂掺量来改善其性能。难点攻克：经过反复试配，将机制砂与旱砂按照一定比例，可以改善砂子颗粒机配，并调整出专用外加剂，从而可以改变混凝土的和易性。

　　2.3.2 生产组织难点生产上需要专门清空一个料仓使用旱砂，加之旱砂含泥量大、含水高，容易堵住下料斗。难点攻克：对砂仓下料斗进行技改，保证旱砂下料顺畅；加强骨料验收力度，严控含砂的含泥量；设立封闭料仓，保证旱砂的含水在可控范围内。

　　3 混凝土原材料及配合比设计

　　3.1 原材料质量要求

　　⑴水泥：普通混凝土采用天瑞（荥阳）P.O42.5 水泥。

　　⑵粉煤灰：山西阳城电厂Ⅰ级粉煤灰，净浆检测流动度≥220mm，颜色一致。

　　⑶矿粉：晋钢 S95 矿粉。

　　⑷粗骨料：5～25mm（碎石 1）、5～16mm（碎石 2）的碎石按照 7:3 的比例进行配制。

　　⑸细骨料：普通混凝土采用机制砂（细度模数 =3.6）:细砂（细度模数 =0.8）=8:2 进行配置；清水混凝土采用细度模数 =2.6 的水砂。

　　⑹外加剂：江苏博特聚羧酸高效减水剂（PC）。

　　⑺纤维膨胀剂：聚丙烯纤维、纤维膨胀剂等。

　　3.2 混凝土配合比
　　
　　不同强度等级混凝土的配合比如表 2 所示。【2】

　　4 生产组织与现场施工

　　4.1 生产组织

　　生产组织按如下流程进行：

　　⑴站内召开生产动员，对司机、前台、调度等相关人员进行专项技术交底。

　　⑵为防止搅拌机清理积块残留，每次在清理完毕后，要求质检员对搅拌机内清理情况进行目测检查，完成后再进行后续生产。站内对平皮带处大块卵石筛网间隙进行加密，辅助工须及时对大块卵石进行清理。

　　⑶生产混凝土期间，每两周对粉料、清水、外加剂称进行校核，每月对骨料称进行校核，对于设备故障、计量称数据异常等情况，修复后应立即组织校称。

　　⑷前台客服人员应及时了解施工现场情况、车辆行驶路线及场地情况，如采用车泵施工，要求项目方必须确认车泵准备完毕后，再通知站内开始生产。

　　⑸开盘前 1h 调度安排车辆，通知司机，确保罐内无积水、无余料、车况正常，浇筑过程中，密切关注现场车辆情况，确保车辆不掉档、不压车。

　　⑹集中生产混凝土，开盘前 2h，质检员应测试砂石的含水率，确定用水量。

　　⑺开盘时，由站技术负责人或实验室主任组织开盘鉴定，质检员对每车混凝土进行取样，混凝土坍落度控制在 180～200mm 之间，扩展度 450～500mm 之间，和易性良好，按照标准要求留置试块。

　　⑻前台客服人员、技术服务人员应随第一车混凝土到达施工现场，及时反馈现场浇筑及混凝土质量情况，与项目试验员进行交货验收。

　　4.2 现场施工

　　现场施工需要注意的问题如下：

　　⑴及时与厂站客服人员联系，下达混凝土订户通知单（浇筑前 8～12h），确认本次浇筑的部位、混凝土强度等级和相关注意事项。

　　⑵现场混凝土的等待时间不宜超过 1.5h，否则混凝土工作性能劣化，流动性较差，不能满足施工要求。

　　⑶厂站前台或技术人员与现场技术人员一起进行交货验收，对混凝土性能进行检测，现场混凝土应具有良好的匀质性，入模前将罐车快转 120s，现场混凝土坍落度应控制在 180～200mm 之间，扩展度 450～500mm 之间，混凝土出现质量异常情况时，按照以下方式进行处理，如退回厂站，厂站会及时安排备用车辆运输，在40min 内抵达现场，确保顺利浇筑。

　　⑷根据该工程情况，在施工中模板体系主要是以木模为主，需要确保模板的强度和刚度要求，便于重复使用，表面光滑，同时也要具有较好的抵抗变形能力和密封性能。

　　⑸混凝土下料时，两侧须对称进行，在两侧均下料完成后再进行振捣，除常规要求外，合理振捣还须做好以下几点：

　　①振动棒采用“快插慢拔”、均匀的“梅花形”布点，并使振捣棒在振捣过程中上下略有抽动，上下混凝土振动均匀。

　　②凝土浇筑时，需用铁锤敲击模板底部，尤其是波纹管下部，检查是否存在空洞；下棒时尽量紧挨箍筋内侧下棒振捣，避免柱根角部出现漏振烂根现象。

　　③控制好每层混凝土浇筑的间歇时间，保证不出现施工缝，做到连续而有序的作业。为使上下层混凝土结合成整体，上层混凝土振捣要在下层混凝土初凝之前进行，并要求振捣棒插入下层混凝土 50～100mm。

　　④使用附着式振捣器要在振捣棒振捣完成后进行，振捣时间控制在 10～15s，两侧交替进行，附着式振捣器仅能振捣一次。

　　⑤混凝土拆模时间控制在 24h 以上，避免拆模过早对石屑混凝土后期质量产生缺陷。

　　5 成本分析

　　厂站原材料平均单价如表 4 所示，机制砂与旱砂在C30 普通混凝土中的成本比对如表 5 所示。

　　由表 5 可见，机制砂与旱砂组成的混合砂与普通河砂相比，在 C30 强度等级的普通混凝土中可达到技术创效约 11.8 元 /m3。【3】

　　
　　6 产品质量保证措施

　　6.1 原材料进场质量控制

　　鉴于该项目混凝土质量高标准的特殊性，各种原材料遵循专门备料、专门验收、专门堆放的原则，使得材料的准备与组织会有一定的周期，所有的原材料必须提前进场备用。

　　根据原材料的特点，制定了专项质量控制措施，针对质量波动较大的粉煤灰及减水剂、膨胀剂每车抽验关键指标，对质量相对稳定的水泥、砂、石则按照国家标准监督质量。

　　有效分配质量监测人员，使混凝土的原材料稳定性能得到良好的控制，进而生产出优质稳定的高性能混凝土。

　　6.2 混凝土出厂质量控制

　　开盘前 2h，安排专职试验员对砂石堆场分上、中、下三部位进行含水率测试，求出平均值，然后由技术负责人或试验室主任提供生产配合比。生产配合比一经确定，未经技术负责人或试验室主任同意不得进行调整。

　　开盘时，由技术负责人或试验室主任组织开盘鉴定，按照国家标准留置混凝土试件。第一车混凝土，检测混凝土坍落度以及损失，生产稳定后要求对每车混凝土进行取样观测，避免分层、离析混凝土出站，确保混凝土质量合格后方可出站。

　　6.3 混凝土浇筑现场质量控制

　　混凝土到现场后，现场客服人员应立即组织泵送浇筑，确保每车混凝土从出站到浇筑完毕不能超过 3h。浇筑过程中应保证连续性，浇筑时间间隔不得超过混凝土的初凝时间，梁板混凝土浇筑时宜采用分层推进，分层振捣，每次推进控制在 1m 左右。

　　7 结论
　　
　　⑴基于机制砂（细度模数 =3.6）:细砂（细度模数=0.8）=8:2 的比例关系，确定了机制砂与旱砂组成的混合砂取代河砂制备不同强度等级普通混凝土的生产配合比。

　　⑵考虑到生产安全以及混凝土产品质量等问题，生产组织要按照规定的流程进行，现场浇筑时，须严格控制混凝土的质量，当混凝土质量出现异常，须迅速按照应急处理方式进行处理。

　　⑶根据原材料平均单价报表，机制砂与旱砂混合和河砂相比，混合砂配制的 C30 普通混凝土可创效 11.8元 /m3；混凝土产品质量控制措施包括：原材料进场质量控制、混凝土出厂质量控制以及混凝土浇筑现场质量控制。
　　
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