中国水利水电第三工程局有限公司
摘要：根据施工实际，在混凝土配合比不变的情况下，中砂与细砂合理的掺配后也能满足水工混凝土用砂的质量要求。但掺配后的砂质量不易控制，颗粒级配、细度模数不稳定变化幅度较大，要求随时检测砂子的变化情况，及时调整砂率、用水量等，保证混凝土拌合物满足要求。
关键词：细砂；掺配；混凝土；运用
前言
混凝土的主要技术性质包括：混凝土拌和物的和易性、混凝土的强度、混凝土的变形等。和易性是影响混凝土是否便于施工并能获得均匀而密实的性能的一项综合指标。影响混凝土和易性的因素很多，其中主要有水泥品种与性质、水泥浆用量与水灰比、骨料的种类与特征，砂率、外加剂、温度和时间等。而砂率对拌合物和易性的影响最为显著。在混凝土中如何确定合理的砂率一般有两种选择：一是根据已知的条件估算；二是计算。但无论采用哪种方法，首先砂子都必须是质地坚硬、清洁、级配良好、符合规范要求的。
本文针对在麒麟寺水电站工程施工中所遇到的砂料问题及解决办法提一点自己浅见，如有不当之处敬请批评指正。
一、工程概况
白龙江麒麟寺水电站工程位于甘肃文县碧口白龙江干流上，为河床式水电站。电站主要以发电为主，总装机容量111MW，设计水头为22.5m，单机最大流量184.05m3/s,正常蓄水位613m，总库容2970万m3。枢纽工程主要由：左、右岸砼副坝、泄洪闸、导墙坝段、挡水坝段、主厂房坝段和安装间坝段等建筑物组成。混凝土工程量为30.65万m3。
二、骨料试验成果分析及普通混凝土配合比设计
1、骨料开采及分析：
麒麟寺水电站工程砂、石料场设计有西家坝、肖家坝和麒麟寺等处。工程前期泄洪闸导流明渠部位的混凝土使用麒麟寺料场的骨料：其设计成果如表一、表二所示：
由表一分析可看出：超径石平均含量在11.5%、平均含砂量在14.4%、表观密度2.70 g/cm3、针片状含量3.5%、软弱颗粒含量加权平均后得0.9%、含泥量小于1%，试验结果证明粗骨料满足规范要求。从表二分析可以看出细骨料颗粒级配较差，中粗砂含量在11.0%，细砂含量34.1%，小于0.15mm颗粒含量高达54.8%，平均粒径为0.26mm，细度模数平均0.88，试验结果表明细骨料品质较差，不能满足规范和使用要求。
在工程施工过程中，针对麒麟寺料场进行了局部检测后开采的方式，实践证明此种方式可使毛料开采质量得到有效控制。对开采的毛料检测分析如下：由表三分析可以看出实际开采的毛料颗粒组成：80~40mm占39.3%； 40~20mm占26.3%；20~5mm占15.3；5~2.5mm占1.97%；2.5~0.315mm占1.52%；0.315~0.16mm占3.73%；0.16~0.08mm占8.87%；小于0.08mm占2.95%。以上数据可以看出0.315~0.08mm的颗粒在小于5mm的颗粒中占有较大的比例，而小于5mm的颗粒总体含量偏少，说明料场含砂量偏少，有较多的粉砂且含泥量较高。
配合比设计初期的原材料由业主提供，混凝土配合比的设计就是确定4材料用量间的3个比例关系：即水灰比（W/C）、砂率、浆骨比(用水量)，这3个比例关系的正确与否对混凝土的配合比起决定性的作用。以强度等级为C25F50W6三级配常态混凝土的设计为例。主要讲述细骨料的颗粒检测分析。
确定理论用量后经试拌检测混凝土各项指标均满足设计要求。
三、细骨料的变化及在工程中的运用
1、细骨料的变化：
如前文中所述，麒麟寺料场中小于5mm的颗粒含量为14.4%。由于筛分系统为大中型机械化生产设备，14.4%的含砂量在生产中有部分小颗粒会被高压冲洗水带走，因此剩下的砂量仅为10%左右。由于此原因造成两种情况：一是所剩砂的细度模数变大；二是成品砂生产量减少。为解决砂用量问题，业主采用外购成品砂补充生产砂来满足混凝土的生产需要。但所外购的砂经检测均为细砂或特细砂。麒麟寺毛料经筛分后成品砂细度模数普遍增大，其平均值为2.45；外购砂细度模数平均值为1.58。将外购砂直接用于以中砂设计的配合比中显然是不适用的。根据配合比现场使用要求，砂子细度模数每增减0.1时，砂率相应增减0.5%～1%；若按配合比使用要求调整砂率，那么砂率明显过小。砂率过小，导致混凝土不仅不能形成包裹石子的砂浆层，而且石子间的空隙也将不能填满。这样，不仅拌和物流动性小，且粘聚性及保水性均较差，以致产生混凝土振捣困难、离析、流浆等现象。直接采用细砂还会影响混凝土的强度，降低抗冲磨性。以细砂拌制混凝土时，由于细砂的总表面积较大，要达到符合配合比要求的流动性时所需要的水泥用量较大，硬化后混凝土的收缩大，表面易产生裂缝造成质量缺陷。同时加大了资金投入造成不必要的浪费。因此水工混凝土用砂，不宜过粗也不宜过细。
2、调整运用
为满足工程混凝土用砂的质量要求，采取成品砂与外购砂掺配使用的方式来满足混凝土生产的需要，要调整运用就必须对成品砂和外购砂的颗粒级配进行分析，以下是三种砂的比较：
以上图例分析可以看出：图一为筛分后的成品砂，从颗粒级配曲线分析筛分后的成品砂级配较好，图中0.315mm和0.16mm的颗粒有部分超出界限，但砂样总体处于Ⅱ区为中砂，细度模数2.58，可以满足使用要求；图二为外购的成品细砂从颗粒分析中可以看出，此砂自1.25mm以下完全超出中砂的界限，细度模数1.6。
综合图一和图二分析可知筛分的成品砂中0.315mm和0.16mm的细颗粒仍占一定比例，细砂中主要颗粒以0.63mm以下为主。因此要掺配出颗粒级配合格的中砂就必须要有合理的掺配方案。首先毛料筛分时加大冲洗水的流量和压力使成品砂颗粒变粗，细度模数增大。其次控制外购砂的品质，要求外购砂的细度模数必须在1.6以上。最后在成品砂堆存场地进行机械翻拌。其方法是：往以筛分的成品砂堆上铺外购砂，再利用筛分生产覆盖外购砂，然后利用机械在成品料堆上向下进行翻拌最后进入成品砂储料罐。经层层翻拌掺配后的砂颗粒级配检测结果如图三所示。由图三分析掺拌后的砂细度模数为2.3，处于Ⅱ区为中砂。0.315mm以下颗粒虽有部分超出界限但总量不大于5%可判定为合格的中砂。使用时注意检查砂的变化，及时进行调整，可使混凝土得到较好的和易性。
四、结语
细砂与中砂合理的掺配后虽能达到水工混凝土用砂的质量要求，但掺和砂受筛分成品砂和外购砂品质的影响，细度模数及颗粒级配变化幅度较大，含水量不易控制，影响混凝土和易性，加大了混凝土生产的质控难度。要求混凝土生产人员和质控人员要有高度的责任心，在混凝土生产过程中随时检测砂的变化情况及时调整用水量及砂率，使混凝土达到最佳状态。若中砂产量少，细砂或特细砂产量多的地区应设计专门的细砂或特细砂混凝土配合比。或者可采用合理可行的掺配方案也能获得不错的效果。
论文作者:罗凯峰,陈恒涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/4
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