[发明专利]高泵程机制砂混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种高泵程机制砂混凝土，属于混凝土技术领域。

背景技术

随着经济建设的飞速发展，我国基础建设方兴未艾，建筑材料消耗巨大。但由于我国砂资源分布不均，天然砂资源日渐枯竭，且由于天然砂的过度开采，已经开始影响和破坏生态环境，  特别是有些地区的天然砂资源并不丰富，如云南、四川、贵州等省，加之交通不便，运输成本昂贵，使得砂资源短缺的矛盾日益突出。另一方面，我国贵州等地区矿石储量丰富，在石子开采过程中形成的石粉、石屑未得到充分利用，占据了大量土地，破坏了自然环境，消耗了自然资源。由于石粉、石屑的母材与碎石母材一致，具有较高的强度和相同的热学性能，如果在加工碎石的同时对石粉进行控制，使其具有适当的细粉含量、细度模数、颗粒级配，就可用以替代河砂配制高性能混凝土。

我国早在20世纪60年代中期，就开始了对人工砂的研究。如国家建委四局结合贵州省的实际情况，对贵州地方的山砂进行了大量的调查和研究，编制了贵州省地方标准《山砂混凝土技术规定》，并于1979年出版了《山砂混凝土》一书。安文汉于1988年对石屑代砂在混凝土中的应用进行了一些宏观和微观分析。他对石屑、石粉掺量以及外加剂品种对石屑混凝土的影响进行了研究，并明确提出了石粉的极限掺量。还对石屑混凝土的增强机理从孔隙特征、浆集面结构、相组成三个方面进行了分析，认为混凝土强度提高可用石屑混凝土“微观”模型来解释。尹志府通过大量的试验数据回归出机制砂混凝土的强度统计式，结果显示，与河砂混凝土相比当水灰比相同时机制砂混凝土的强度略高。曹伟宏等人通过提高混凝土的砂率和适当提高水泥用量配制出远距离(输送管道长度240m)、高泵程(82.65m)的泵送混凝土，并在老煤洞特大桥中成功应用。马虎臣等人对石屑混凝土进行了试验研究并提出用石屑部分代替细骨料配制混凝土，并提出石屑与砂的比例6∶4为最佳方案。张映全也提出在混凝土中以50％的石屑取代50％中砂能极大提高混凝土的抗渗、抗冻性能。廖太昌提出用特细砂改善机制砂级配，可配制出泵送性能良好的混凝土，并解决了机制砂配制流态混凝土的外观难题。杨德斌等在大量试验的基础上，论述了石屑提高混凝土强度，改善抗渗、抗冻性的机理，指出石屑用于代替特细砂效果更为显著。

对于机制砂的应用，美国、英国、日本等国家使用机制砂有几十年的应用历史，如20世纪80年代日本的天然集料与人工集料的比例，大约为0.9∶1；20世纪90年代则降为0.5∶1。在我国自从20世纪70年代，贵州省大规模使用机制砂，并制订了地方标准；之后，云南、河南也出台了人工砂地方标准和使用规程，如《云南省人工砂技术标准及应用规程》；20世纪90年代以来，京、津、沪、渝等地都有了人工砂生产线，生产、使用也带动了人工砂的研究。2002年北京出台了《人工砂应用技术规程》，上海出台了《机制砂在混凝土中应用技术规程》。鉴于国内的实际情况，于2002年2月1日起实施的新国标《建筑用砂》(GB/T14684-2001)增加了人工砂为建筑用砂之一，并规定了人工砂的定义、技术要求、检验方法。今后人工砂将作为建筑用砂的重要来源而挤身于建材市场。

因为人工砂由机械破碎、筛分制成，颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，通常用它来配制混凝土砂率比河砂混凝土大；并且人工砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、比表面积大，加上石粉含量高等特点，与河砂混凝土相比有较大的差异，主要表现在以下几个方面：

(1)混凝土泵送摩阻力

砂在混凝土中起着填充粗骨料之间空隙的作用，砂浆握裹粗骨料，在混凝土内部紧密接触，形成密实的结构体。泵送混凝土过程中，主要靠泵管壁形成一定厚度的砂浆润滑成后，混凝土在一定的泵压下才能进行输送。由于机制砂颗粒形状尖锐、棱角分明，砂与砂之间将存在过大的摩擦角，势必形成较大的摩阻力，同时加上坝陵河大桥不利的施工条件，混凝土既向下泵送又向上泵送，混凝土泵送过程是大落差向下泵送紧接向上高泵程泵送的极为不利的施工工况，由此混凝土的泵送难度增加很多。由于机制山砂级配的不均匀性，形成的滑润层厚度难以保持一致，混凝土在输送的过程中将成曲线运行。混凝土泵送难度大大增加，泵送失败的频率加大，泵送设备性能要求高。

(2)混凝土的均匀性