杨泽
单位：中铁十二局集团第三工程有限公司
摘要：铁路工程行业作为促进国家经济发展的一大支柱产业，在我国经济社会发展中发挥着重要的作用。机制砂成分较为复杂，石粉等含量较高，石粉组成部分影响机制砂的多种工作性能，寻求合适的石粉最佳含量，使得铁路中机制砂混凝土工作性能最佳是当前研究机制砂的一个重要方面。
关键词：铁路混凝土；机制砂；应用
引言
与天然砂相比，人工砂（机制砂）相对来源广泛，可利用废弃石料、尾矿制成，粒度级配通过制备工艺控制，在很大程度上解决了工程施工中天然砂用料短缺的问题。但机制砂砂体大多表面粗糙，棱角尖锐。因各地石材矿源不同、生产工艺不同，导致机制砂颗粒形貌、粒径级配差异较大。依据天然砂配比使用机制砂，易出现需水量增大、和易性较差、泌水离析等问题。
1原材料确定
泵送混凝土要求细骨料通过0.315mm筛孔的比例至少为15%。粗骨料占比主要根据泵送高度确定，若泵送高度不大于50m，则碎石最大粒径和管径之比应不大于1∶2.5；若泵送高度∈（50，100）m，则碎石最大粒径和管径之比应控制在1∶3～1∶4；若泵送高度大于100m，则碎石最大粒径和管径之比应控制在1∶4～1∶5。针片状颗粒含量应不超出10%，并加强连续级配的控制。P.O42.5普通硅酸盐水泥主要从工程所在地某水泥厂采购；选用母岩强度108MPa的石灰岩石质粗骨料，粒径5～20mm和20～31.5mm的碎石按照5∶4的比例掺合成粒径5～31.5mm的碎石料，并将针片状含量控制在4%；选择细度模数3.6、石粉含量7%、棱角较多的机制砂为细骨料；拌和用水选用工程区生活用水；以当地生产的减水率30%的聚羧酸为外加剂，并以当地电厂生产的F类粉煤灰为掺合料。
2基于机制砂的混凝土拌制配合比控制
生产混凝土时，主要将砂石材料看作是混凝土的骨架，而其他材料，例如胶凝材料、细粉等，则被看作是混凝土骨架的填充物。为保证混凝土生产质量，需要对混凝土生产配合比进行控制，以此提高在搅拌过程中混合物的和易性。基于机制砂的混凝土拌制配合比控制可通过增加配合比砂率和控制出厂坍落度两个方面进行控制。通过增加混凝土混合材料中的细集料比例，控制配合比的砂率，将混凝土中段砂与石粉材料投入量增加，有利于填充在集料配置过程中产生的孔隙，以此实现对拌制配合物的流动性提升。针对混凝土拌制过程中出现的砂石料与浆体分离问题，在实际生产过程中，采用较低坍落度能够有效改善混凝体的和易性。在实际生产过程中，对以往搅拌时间进行延长，增加6～15ｓ，可以大幅度降低混凝土的沉降现象。在运输过程中，可按照505～7.5ｒ/ｍｉｎ的转速，进行多次旋转，每次转动时间应超过3ｍｉｎ，以此解决在运输过程中的沉降和抓底现象。在机制砂中间段位置混凝土拌制配合比较少，而小于0.3ｍｍ的细颗粒较多。因此将两种材料按照相应的比例进行配备，以改善集料级配不连续的问题。在实际生产过程中，通过控制二者的配合比，可生产和易性更强的混凝土材料。
3合理选择工法?
在水资源匮乏地区，推荐采用干法（风选）制砂；在水资源充裕地区，可以采用湿法（水洗）制砂。料场开采应控制爆破块体尺寸，最终边坡宜采用预裂或光面爆破。爆破时应控制飞石、振动、粉尘、噪声等对周边环境的影响。湿法工艺制砂优点主要是砂子表面清洁，观感性好，质量较好，生产环境没有粉尘污染；缺点主要是粒径小于0.16?mm的颗粒偏少，消耗大量的水资源，排放大量的泥粉污水，设备种类多，生产成本高，干旱少雨地区或寒冷结冰季节不能正常生产等。
干法制砂工艺优点主要是有效保留0.3~1.18?mm颗粒，级配较好，寒冷季节不会出现冻结成块的现象，能够全年连续生产，石粉资源可得到高效综合利用，无污水处理装置、所需生产产场地较小、操作管理人员少，易于集中操作控制；缺点主要是料源质量要求较高，机制砂表面感观性差，选粉机价格较贵，生产过程粉尘大。
4机制砂及混凝土生产质量控制
机制砂加工场要重点关注母岩性质变化，母岩岩性变化直接影响吸水、石粉、粒形粒貌等变化，机制砂细度模数、石粉含量、亚甲蓝值（泥粉含量）参数对单方用水量的影响较大，会直接影响拌和物性能的稳定。干法生产机制砂通常在制备、运输、配料过程存在离析现象，为防止离析，应使含水量稳定在规定范围内，可根据不同的母岩以及不同的生产工艺确定最佳防离析含水量。机制砂生产的混凝土包裹性、黏聚性要强于河砂，但受石粉含量及亚甲蓝值的影响，夏季施工混凝土坍落度损失较河砂大，选择合适的减水剂，适当地增大混凝土的初机坍落度有利于现场施工。加强对出机混凝土的管理，试验人员对生产过程进行监控，随时关注混凝土质量。根据现场情况、机制砂质量波动情况、其他原材料变化、气候变化等因素，及时合理地调整配合比措施。
5机制砂颗粒形貌检测该进策略
（1）由于相关规范中未规定检测次数，为优化检测方法的可操作性，避免检测结果偶然误差，建议取前3次检测结果算术平均值作为检测结果。（2）检测过程中装料漏斗、输送凹槽经常附着部分样品，会导致检测样品数量减少。建议关注检测样品的完整性，及时收集每次检测结束后残留在装料漏斗、输送凹槽附着的砂粒，以保证复测时检测样品的一致性和完整性，避免检测误差。（3）建议拓宽BT-2900分析仪内置检测面积，调整暗箱落料口与图像识别区尺寸，增加每次可检测到颗粒数目，提高检测结果的准确性。通过增加可检测到样本容量数，可以缩小检测结果的相对误差。（4）规范取样和分析仪操作流程，检测开始前检查测量范围的设定与选取。将粒径大于4.75 mm的样品在取样时筛净，BT-2900分析仪检测删除条件设定为直径小于75μm，避免样品尺寸超范围对检测结果产生影响。
6环境保护
（1）生产废水综合利用。机制砂湿法生产工艺用水量较大，若废水直接排入江河会对河道造成污染，因此必须经综合处理达标后才能排放，或综合处理后进行回收利用。根据国内制砂生产系统运行管理经验，综合国内外废水回收工艺技术，生产废水常用的处理方式包括自然沉淀法、重力浓缩法、机械处理法等。（2）粉尘回收与利用。目前砂石系统配置了除尘车间，对制砂车间等扬尘部位进行密封，并安装除尘设备，降低粉尘污染。如制砂楼系统配置了袋式除尘器等，对粉尘进行收集储存并回收利用，可改变混凝土的和易性。
结语
针对采用传统混凝土生产方式生产出的材料所具有的和易性不强、自密实性能差、砂率难控制等问题，开展基于机制砂的混凝土生产方式设计，提出一种全新的混凝土生产方式，有效降低了生产过程中的需水量，让混凝土的生产更加绿色、环保。
参考文献
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杨泽
性别：男
出生年月：1995.01
民族：汉
籍贯：山西省临汾市吉县
学历：本科
现有职称：助理工程师
研究方向：铁路混凝土
单位：中铁十二局集团第三工程有限公司