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1、机制砂在混凝土中的应用技术机制砂在混凝土中的应用技术机制砂在混凝土中的应用技术机制砂在混凝土中的应用技术 李北星李北星 博士、教授博士、教授 武汉理工大学武汉理工大学 2012.52012.52012.52012.5 目录 机制砂的定义，特性，质量标准 机制砂混凝土特性 机制砂的生产与质量控制 机制砂混凝土的配合比设计 机制砂混凝土的施工技术 机制砂混凝土应用的典型案例 推广应用机制砂混凝土的体会 机制砂的定义 机制砂：机制砂：机制砂：机制砂： 经除土处理，机械破碎、筛分制成的，公称粒径小于 4.75 mm的岩石、卵石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但 不包括软质和风化颗粒，俗称人工砂。 天然砂：天
2、然砂：天然砂：天然砂：包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂； 混合砂：混合砂：混合砂：混合砂：由机制砂和天然砂混合制成的砂； 人工砂：人工砂：人工砂：人工砂：机制砂和混合砂的统称。 粉体为泥粉，国标限粉体为泥粉，国标限粉体为泥粉，国标限粉体为泥粉，国标限 定为定为定为定为1%1%1%1%，3%3%3%3%，5%5%5%5% 粉体为石粉粉体为石粉粉体为石粉粉体为石粉, , , ,未经处理机制砂石粉未经处理机制砂石粉未经处理机制砂石粉未经处理机制砂石粉 含量约为含量约为含量约为含量约为15%,15%,15%,15%,国标限定为国标限定为国标限定为国标限定为3%3%3%3%， 5%5%5%5%，7%7%7
3、%7% 粉体含量粉体含量粉体含量粉体含量 ( ( ( (0.075mm)0.075mm)0.075mm)0.075mm) 级配较好，各粒径范级配较好，各粒径范级配较好，各粒径范级配较好，各粒径范 围分布较均匀围分布较均匀围分布较均匀围分布较均匀 级配不良，级配不良，级配不良，级配不良，2.36mm2.36mm2.36mm2.36mm以上及以上及以上及以上及 0.15mm0.15mm0.15mm0.15mm以下颗粒较多，而以下颗粒较多，而以下颗粒较多，而以下颗粒较多，而1.181.181.181.18 0.3mm0.3mm0.3mm0.3mm颗粒较少颗粒较少颗粒较少颗粒较少 级配级配级配级配 一
4、般为中砂一般为中砂一般为中砂一般为中砂( ( ( (2.33.02.33.02.33.02.33.0) ) ) )一般为中粗砂一般为中粗砂一般为中粗砂一般为中粗砂(2.93.6)(2.93.6)(2.93.6)(2.93.6)细度模数细度模数细度模数细度模数 较光滑，吸水率低较光滑，吸水率低较光滑，吸水率低较光滑，吸水率低 （粗糙度粗糙度粗糙度粗糙度1414141415S15S15S15S） 较粗糙（较粗糙（较粗糙（较粗糙（粗糙度粗糙度粗糙度粗糙度1717171721S21S21S21S），），），）， 表面吸水率高表面吸水率高表面吸水率高表面吸水率高 颗粒表面颗粒表面颗粒表面颗粒表面 粒形较
5、圆或较方，棱粒形较圆或较方，棱粒形较圆或较方，棱粒形较圆或较方，棱 角少角少角少角少 具有棱角、形状不规则，具有棱角、形状不规则，具有棱角、形状不规则，具有棱角、形状不规则， 含有不少针片状颗粒含有不少针片状颗粒含有不少针片状颗粒含有不少针片状颗粒 颗粒形状颗粒形状颗粒形状颗粒形状 好好好好好好好好坚固性坚固性坚固性坚固性 一般为一般为一般为一般为- - - -石英石英石英石英石灰岩、石英岩、花岗岩等石灰岩、石英岩、花岗岩等石灰岩、石英岩、花岗岩等石灰岩、石英岩、花岗岩等矿物组成矿物组成矿物组成矿物组成 河砂河砂河砂河砂机制砂机制砂机制砂机制砂 机制砂的特性 0 10 20 30 40 50
6、60 70 80 90 100 4.752.361.180.60.30.15 筛孔尺寸 /mm 累计筛余 /% 天然砂 机制砂A 机制砂B 机制砂C 机制砂D 机制砂相关标准 标准的发展 建筑用砂（GB/T 146842001） 公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000 ） 公路工程 水泥混凝土用机制砂（JT/T 819- 2011 ） 首次在国家层面的规范中 明确了机制砂的标准，但 石粉含量要求严苛；最新有所放松 明确在交通行业内河砂不 易得到时，也可用山砂或 用硬质岩石加工的机制 砂，但未对其提出技术要 求； 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011 ） 明确提出用于混凝土
7、工程 机制砂的技术要求； 针对机制砂颁布其行业标 准，明确了其定义，分类 与规格，实验方法，检验 规则及标志，运输及储存 适当放宽了石粉含量 建筑用砂（GB/T 146842011） 国内外不同标准对石粉含量的限定 5%5%5%5%、7%7%7%7%、10%(MB10%(MB10%(MB10%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 5%5%5%5%、7%7%7%7%、10%(MB10%(MB10%(MB10%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 5%5%5%5%、7%7%7%7%、10%(MB10%(MB10%(MB10%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 75757575 中国桥规中国
8、桥规JTG/T F50-2011JTG/T F50-2011JTG/T F50-2011JTG/T F50-2011 中国铁规中国铁规 中国建规中国建规JGJ 52-2006JGJ 52-2006JGJ 52-2006JGJ 52-2006 桥涵桥涵5%5%5%5%、7%7%7%7%、10%(MB10%(MB10%(MB10%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 路面路面3%3%3%3%、5%5%5%5%、7%(MB7%(MB7%(MB7%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 75757575公路工程水泥混凝土用机制砂公路工程水泥混凝土用机制砂 3%3%3%3%、5%5%5%5%、7%(M
9、B7%(MB7%(MB7%(MB1.4)1.4)1.4)1.4) 10%(MB10%(MB10%(MB10%(MB0.50.50.50.5、1.01.01.01.0、1.4)1.4)1.4)1.4) 75757575 75757575 中国建筑用砂中国建筑用砂GB/T 14684-2001GB/T 14684-2001GB/T 14684-2001GB/T 14684-2001 GB/T 14684-2011GB/T 14684-2011GB/T 14684-2011GB/T 14684-2011 1218%1218%1218%1218%63636363欧洲欧洲 15%15%15%15%636
10、36363西班牙西班牙 1218%1218%1218%1218%63636363法国法国 15%15%15%15%63636363英国英国 25%25%25%25%75757575澳大利亚澳大利亚 57%57%57%57%75757575美国美国 1520%1520%1520%1520%75757575印度印度 9%9%9%9%75757575日本日本 对石粉含量的最高限值对石粉含量的最高限值界定界定(JT/T 819-2011 )即在原国家标准基础上,对石粉含量进行了适当的提高； 使用机制砂同样能配制出各方面性能优良的混凝土:配制得当的机制砂混凝土工 作性好、强度高、耐久性好，只是早期收缩与
11、徐变稍大，应加强早期的保湿养护。 几点体会 2 2 2 2、保障机制砂的质量和供应，是推广应用的基础保障机制砂的质量和供应，是推广应用的基础保障机制砂的质量和供应，是推广应用的基础保障机制砂的质量和供应，是推广应用的基础 机制砂的质量是决定机制砂混凝土性能的基础，而沿线原有的机制砂厂生产 规模小，生产设备和技术陈旧，普遍采用锤式打砂机，产量低，质量差，不能满 足要求。为此，我们结合高速公路线长点多的特点，在研究机制砂制备技术的基 础上，制定了机制砂定点生产管理办法，对生产设备、工艺、环境保护及质 量控制条件提出了具体要求，并规范了机制砂的生产和质量管理，引导市场有序 竞争，有力保障了机制砂的质
12、量和供应，为机制砂混凝土的推广应用奠定了基础。 几点体会 3 3 3 3、强化技术培训，加强技术指导是关键、强化技术培训，加强技术指导是关键、强化技术培训，加强技术指导是关键、强化技术培训，加强技术指导是关键 基层工程管理和技术人员，很多没有接触过机制砂和机制砂混凝土，缺乏 对机制砂与机制砂混凝土认识，而按天然砂混凝土的配制方法和施工工艺施 工，这难以保证施工质量。为此，编制机制砂在混凝土应用技术指南，内 容包括：机制砂的生产、检验与验收；机制砂的质量标准；机制砂的检验方 法；机制砂普通混凝土配合比设计；机制砂高性能混凝土配合比设计；机制砂 混凝土的施工与验收。并通过培训和宣贯，提高了工程技术
13、管理和技术人员的 认识水平。同时聘请专业技术人员，深入工地进行技术指导和质量监控，及时 发现问题，解决问题，有力地保障了机制砂混凝土推广应用的顺利进行。 机制砂混凝土推广应用成果1 湖北沪蓉西高速公路湖北沪蓉西高速公路湖北沪蓉西高速公路湖北沪蓉西高速公路 指导建立各类机制砂砂厂30家，形成年产机制砂585 万吨的规模; 在湖北沪蓉西高速公路全线结构工程中推广应用机 制砂混凝土约283万m3，累计使用机制砂约196万 m3，粗略估计节约投资2.81亿元; 机制砂混凝土使用范围涵盖了桩基、承台、桥墩、 喷锚、二衬、预制T梁、钢管混凝土等结构。 C30C30C30C30低强机制砂混凝土典型配合比低强
14、机制砂混凝土典型配合比 配合比配合比(kg/m(kg/m(kg/m(kg/m3 3 3 3) ) ) ) 性能结果性能结果 强强 度度 等等 级级 使用部位使用部位 水泥水泥 水水 机制砂机制砂 碎石碎石 外加剂外加剂 工作性工作性 R R R R7 7 7 7 (MPa(MPa(MPa(MPa ) ) ) ) R R R R28 28 28 28 (MPa)(MPa)(MPa)(MPa) C30C30C30C30 泵泵 送送 涵洞与桥涵洞与桥 梁工程梁工程 380380380380 175175175175 720720720720 1175117511751175 1.91.91.91.9
15、 T T T T： ：160mm 160mm 160mm 160mm 和易性好和易性好 34.934.934.934.9 42.142.142.142.1 C25C25C25C25 泵泵 送送 涵洞与桥涵洞与桥 梁工程梁工程 324324324324 175175175175 780780780780 1171117111711171 1.621.621.621.62 T T T T： ：150mm 150mm 150mm 150mm 和易性好和易性好 28.228.228.228.2 36.636.636.636.6 C30C30C30C30中高强机制砂混凝土的配合比中高强机制砂混凝土的配合比 52.152.152.152.146.446.446.446.4T:160mmT:160mmT:160mmT:160mm3.73.73.73.7117211721172117268868868868816016016016050505050380380380380桥面桥面 铺装铺装C40C40C40C40 63.463.463.463.454.054.054.054.0T:165mmT:165mmT:165mmT:165mm4.44.44.44.4115011501150115064764764764716216216216267676
