张俊峰

（河南省第二建设集团有限公司，河南新乡453002）

1 引言

机制砂是由机械破碎、筛分而成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土[1]。本文介绍了华能罗源电厂一期工程主厂房框架清水混凝土结构的施工，该清水混凝土设计强度为C30～C45，采用泵送法施工。通过现场试验分析，采取有效措施用机制砂代替天然砂，提高了清水混凝土观感质量，达到了清水混凝土的质量要求。

2 机制砂的优缺点

2.1 机制砂的优点

机制砂主要有以下优点：（1）可以在现场进行加工生产，通过对母材的选择、加工机械的选型等方面进行控制，保证生产的机制砂的质量；（2）砂的物理力学性能较好，可以选择工程场平及基坑爆破过程中花岗岩作为机制砂生产的母材，不能选择表层的中风化及以上花岗岩，并通过筛分和水洗措施调整机制砂的含泥量，机制砂可以用来生产高强混凝土；（3）根据工程中所用混凝土的要求及生产机制砂的岩石的特点，通过对生产机制砂的设备的选择控制机制砂的细度模数和颗粒级配。

2.2 机制砂的缺点

机制砂有以下缺点：（1）机制砂含有一定量的泥粉。泥粉颗粒小于0.016mm，在混凝土浆体中起填充作用，但是，由于泥粉为类似海绵的层状松散结构，吸水率较高，吸水后膨胀，对混凝土的强度及耐久性都会产生负面影响。（2）机制砂表面粗糙，棱角较多；机制砂细度模数多大于3.0，且级配不好。相对于天然河砂生产的混凝土，机制砂生产的混凝土和易性不好，混凝土经常出现蜂窝、麻面等外观质量缺陷。

3 机制砂清水混凝土常见的质量问题

根据对福州地区及其他电厂施工中机制砂清水混凝土的调查发现，机制砂清水混凝土常见的质量问题如下：表面泌水现象；蜂窝麻面；色差；气泡；黑斑；花纹斑或粗集料透明层；接缝挂浆漏浆和出现砂带；表面裂纹。通过与普通清水混凝土出现的质量问题频次进行对比，发现机制砂清水混凝土更易出现表面泌水及蜂窝麻面的质量问题。

4 机制砂清水混凝土主要质量问题形成原因

坍落度是混凝土和易性的具体指标，而和易性是混凝土众多指标中最重要的一个指标，机制砂清水混凝土“表面泌水”和“蜂窝、麻面”的主要原因是混凝土和易性差。混凝土和易性包括3方面内容：流动性、黏聚性、保水性。根据机制砂的特性，经过试验分析确认了影响混凝土和易性的主要原因。

1）机制砂细度模数不符合要求，级配不合理。通过实验室对不同批次的机制砂共取样10次进行烘干筛分检测，发现机制砂的特征是级配不合理，细度模数偏大，棱角较多，比表面积大。

2）机制砂石粉含量及含泥量偏大。经实验分析，对于强度等级低于C30的混凝土，胶凝材料较少，机制砂中含有10%～15%的石粉可以补充胶凝材料，增加浆体量，改善混凝土的和易性；选择石粉含量为7%的机制砂，分别添加不同掺量和不同种类的泥粉，观察机制砂亚甲蓝值的变化情况，当含泥量＞1%时，亚甲蓝值＞1，因此，泥粉含量对机制砂亚甲蓝值的影响非常大。

3）外加剂使用不合理。使用缓凝高效萘系减水剂时，以C30混凝土为例进行不同外加剂含量的试配试验，结果发现减水率高，泌水率大，均存在不同程度泌水现象。

5 机制砂清水混凝土主要质量问题的防治

5.1 调整机制砂级配

通过实验分析可知，机制砂细度模数以2.8～3.2为佳。若细度模数太大，则粗颗粒太多，砂的级配不合理，致使混凝土的和易性变差，即使掺入粉煤灰可以弥补上述缺陷，但成本也会相应提高，经济上不合理；若细度模数太小，则小于0.075mm的细粉过多，需水量增大，混凝土强度降低，水泥用量增加。经过对比分析，当筛沙网的筛孔的实际尺寸控制在5.0mm，经水洗、筛分后，所制砂的颗粒级配及细度模数可以满足生产要求。

5.2 调整机制砂石粉含量及含泥量

5.2.1 选用含泥量较少的机制砂原材

机制砂生产过程中，由于所选原材为级配碎石生产过程中产生的边角料，原材料泥粉含量不可控制，造成机制砂泥粉含量较大。因此，生产级配碎石时，要选用石块，不要夹带泥土，并避开阴雨天挑选、生产，减少生产过程中的母材含泥量。

5.2.2 调整好机制砂石粉含量

制砂场应用范围较广的2种破碎方式的优缺点对比如表1所示。

表1 机制砂破碎方式的优缺点对比表

结合2种类型破碎方式的特点，采用反击式与冲击式破碎相结合的破碎方式，从而获得粒型、级配较好机制砂。以C30混凝土为例，其配合比为：水泥∶粉煤灰∶水∶外加剂∶砂石=298∶90∶125∶4.56∶865，在现场试验对比不同石粉含量对混凝土性能的影响（见表2）。

表2 不同石粉含量对混凝土性能的影响

混凝土生产过程中应根据混凝土强度等级的变化选择石粉含量适宜的机制砂，石粉含量太少起不到增加浆体含量、降低混凝土泌水、离析的目的；石粉含量过高会造成需水量增加，混凝土工作性下降。因此，含量不能太高也不能太低，根据试验数据经讨论分析可知，将机制砂中石粉含量控制在10%～15%可以补充胶凝材料，增加浆体量，改善混凝土的和易性。

增加轮斗式洗砂机水洗装置。为调整机制砂含泥量，在制砂过程中增加轮斗式洗砂机水洗装置，对筛分过的机制砂进行水洗，减少含泥量。

5.3 调整外加剂

根据以往施工经验，外加剂主要选用萘系或聚羧酸类减水剂，该类减水剂均能达到减水率高、坍落度损失小，适量引气，提高耐久性的效果。经试配，外加剂与水泥要有良好的相容性。外加剂应符合GB 8076—2008《混凝土外加剂》和JG/T 223—2017《聚羧酸系高性能减水剂》的规定。由于机制砂相较于河砂表面粗糙，比表面积大，会吸附更多的减水剂，无法达到减水剂的实际减水率，导致用水量增加，强度降低。经过试验分析，以C30机制砂清水混凝土为例，选用PCA-VI聚羧酸高性能减水剂，用量为1.2%。

6 结语

在天然砂资源缺乏的地区，选用优质的机制砂作为细骨料，使用高性能聚羧酸减水剂等途径，并进行科学的配合比设计后，混凝土也能达到清水混凝土效果，其综合效益也是显著的。通过机制砂在本项目的应用，进一步丰富了机制砂清水混凝土施工的技术经验，可在其他类似项目中加以推广、应用。