１９２ 西部探矿工程 ２０１２年第３期 机制砂混凝土在摩天岭隧道的应用 安银萍 （中铁隧道集团一处有限公司，重庆４０１１２１） 摘要：结合工程实践，根据机制砂的性能特点，系统地对机制砂在摩天岭隧道混凝土施工中的生产 应用情况进行了简要介绍，以期给机制砂的推广应用提供借鉴经验。 关键词：机制砂；特性；机制砂混凝土；配合比；施工要点 中图分类号：ｕ￣４ｓｓ文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏｏ４—５７１６（２０１２）Ｏ３—０１９２一Ｏ３ 砂是混凝土的主要组成材料之一，随着基础建设的 适当调整。做好水、电、路三通一平。 ２．３人员组织 普通工人５～６人。 发展和对工程质量的重视，工程用砂数量日趋增大，质 量要求也越来越高；优质的天然河砂属于不可再生资 源，而合格的天然砂源却越来越少，由此引发的工程质 量、破坏农田、水利资源问题日趋严重，砂的生产也因资 源的变化而有所改变，工程用砂的质和量对建筑市场的 影响日益明显，为减少对自然资源的攫取和采掘，合理 利用隧道弃渣，在工程施工中、尤其是优质河砂资源较 为匮乏地区采用机制砂混凝土势在必行。 １概况 ２．４生产及质量控制 ２．４．１原材料选择 生产机制砂必须选用合格的岩石母材。若隧道弃 渣为泥岩，或经检验判定为具有碱骨料反应活性的岩石 （如：砂岩、安山岩、玄武岩、亚砂岩、蛋白石、燧石、石英 安山岩、含蛋白石的硅质石灰岩），则不能用于砂石料的 生产。母材抗压强度应大于混凝土强度等级１５０ ，且 深成岩和喷出岩不宜小于６０ＭＰａ，沉积岩不宜小于 ３０ＭＰａ。摩天岭隧道围岩主要为质地坚硬的灰岩，母岩 摩天岭隧道为一座分离式双向四车道高速公路特 长隧道，左线全长７２８０ｍ￣右线全长７３５３ｍ。隧道位于 重庆市东部山岭重丘区，山势走向受构造线和地层岩性 强度达到８Ｏ～１３０ＭＰａ，符合磨砂机喂料要求，并且洞 口２０００ｍ左右均为灰岩，料源十分充足，为了保证工程 进度，降低工程成本，减少对自然资源的掠取，在取得监 理和业主的同意后，混凝土用砂采用自产机制砂。隧道 控制，山体两侧坡势陡峭，自然坡度在４０。～５５。之间，交 通运输不便，沿途高质量河砂严重缺乏。目前重庆市内 建筑用砂大多来自长江、嘉陵江的细砂，由于细度模数 小，对混凝土、以及高强高性能的混凝土的配制带来了 困难；细度模数较大的河砂多来自湖南岳阳，经过多次 辗转运到工地，远远超过工程预算，而且还无法保证河 砂正常供应，无形中给施工带来更大的困难。 ２机制砂的生产加工 ２．１机械配置 机制砂生产设备一般和碎石一同设置生产。机制 砂所需设备：磨砂机２台、皮带机５合、振动筛１套。另 外，配备发电机、装载机、自卸汽车及其它根据需要临时 调用的机械设备。 ２．２场地布置 约需３５０ｍ。，其中设备安装区域１５０ｍ２、堆砂区 １５０ｍ。、其它５Ｏ ｍ２。堆砂区应根据用砂量和库存量可 ＊收稿日期：２０１１－０６—１６ 弃渣应在使用高压水冲洗掉泥粉后方可用于砂石料生 产，不可直接使用混渣。 ２．４．２振动筛的孔径选择 机制砂一般控制为ｌＯｍｍ，或根据成品级配检验结 果进行适当调整。每生产１０００ｍ３机制砂，对磨砂机牙 板的磨损情况进行检查，当达到一定磨损程度后要进行 更换，以控制机制砂的粒形和石粉含量。 ２．４．３机制砂检验项目 每生产４００ｍ３机制砂，试验室取样检验一次，重点 检查颗粒机配和石粉含量。按照《建筑用砂》ＧＢ／ Ｔ１４６８４－－２００１的试验规定，机制砂检验项目如下：颗粒 级配、细度模数、泥块含量、石粉含量、有害物质、压碎指 标、母岩抗压强度、表观密度堆积密度、孔隙率、碱集料 作者简介：安银萍（１９７４一），女（汉族），重庆人，工程师，现从事高速公路工程技术工作。 ２０１２年第３期 西部探矿工程 １９３ 活性。主要的检验项目为颗粒级配、细度模数、石粉含 量（含亚角蓝试验）、压碎指标。配合比试验及施工中发 现机制砂的石粉含量、粗细程度、级配状况对混凝土施 工质量的影响非常大，直接影响到混凝土和易性、流动 性以及强度。若使用于泵送混凝土，有可能发生堵管现 象。 ３机制砂配合比试验 后期强度略高。 ４注意事项 ４．１原材料选用 （１）不宜选用掺有石灰石的水泥； （２）按配制混凝土等级及工作性能要求，选择不同 对应等级的机制砂； （３）如果机制砂的石粉含量或细度模数、颗粒级配 发生变化，应及时调整砂率进行。同一配合比用机制砂 的细度模数变化不宜超过士０．３，石粉含量变化不超过 ３．１不同机制砂同一配合比试验比较 （１）在机制砂的生产过程中，机制砂的级配、粒形、 细度模数是可以调整和改进的，这点与天然砂是有区别 的，而且生产加工设备和工艺的不同，机制砂特性也有 所不同。 （２）选取两组有代表性机制砂进行试验，检测数据 表明两组机制砂都为合格的细骨料，经对比：第一组细 度模数３．５３，接近粗砂的细度模数的上限，石粉含量略 小，而且级配较差；第二组细度模数３．２９，接近粗砂的 细度模数的下限，石粉含量稍大，级配较好。 摩天岭隧道二衬Ｃ２５混凝土试配比为水泥：砂： 碎石：高效减水剂＝２５０：４８０：６３８：２，此配合比的强 度指标能达到设计要求。 当浇注二衬时，采用第一组机制砂进行搅拌，其和 易性及流动性差，容易离析，泵送不顺畅，多次发生堵管 现象，按照以往的经验，如采用河砂是不会发生堵管现 象。经现场抽检二衬混凝土强度：７ｄ强度达设计强度 的８Ｏ ，基本满足强度要求。 （３）为了改善混凝土的工作性能，将配合比改变为 水泥：砂：碎石：高效减水剂＝＝＝２５０：５５０：５７０：２，结 果：７ｄ强度为１８．１ＭＰａ，仅达到设计强度的７２．４ ， ２８ｄ强度为２３．７ＭＰａ不能满足设计强度。上述说明了 增加细集料、减少粗骨料，虽然混凝土流动性有所提高， 但大大减低混凝土强度，此方法并不可取。 因此，决定重新调整机制砂的生产，调整机制砂的 粗细程度，降低砂的细度模数。采用第二组机制砂Ｃ２５ 混凝土按照原配合比再次进行现场拌和，３ｄ强度达到 ２０．３ＭＰａ，达到设计强度Ｃ２５的８１．２ ９／６，７ｄ强度达到 ２３．８ＭＰａ，达到设计强度Ｃ２５的９２ ，而且混凝土性能 也得到很大的改善，和易性好，没有再次发生泵送堵管 现象。 ３．２机制砂混凝土对强度的影响 强度是混凝土作为结构材料的一个重要依据。因 而机制砂对混凝土的强度影响，也是试验工程师最关心 的一个问题。根据现场取样和回弹数据显示，在同等条 件下，用机制砂配制的混凝土与河砂配制出的混凝土强 度相比较，机制砂配置的混凝土早期强度略高。而河砂 士１．０％，否则必须对调整砂率； （４）机制砂混凝土宜掺加减水剂，最好为高效减水 剂。 ４．２配合比设计特点 （１）机制砂混凝土的砂率应根据自身的细度模数、 颗粒级配、石粉含量，按所选水灰比及碎石最大粒径通 过试验确定，不宜按天然砂混凝土的砂率的取值方法选 取。 （２）机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高 ３ ～６ ，初选时一般在３６％～４５％范围内选取。机 制砂细度模数越小、级配越好、石粉含量越大，砂率越 小。在保证混凝土拌和物粘聚性良好的前提下，应尽可 能选取较小的砂率，以保证混凝土的弹性模量和利于减 少干燥收缩。 （３）机制砂混凝土的工作性对用水量的改变和砂率 的变化比较敏感，一旦机制砂级配不良、砂率选择不当、 用水量偏高、外加剂选择不当，易造成混凝土在出机卸 料过程中离析、振后泌水，配合比设计和调整时应充分 考虑到这一点。 （４）机制砂配制混凝土的单位用水量，与其级配、颗 粒形状、石粉含量密切相关。高石粉含量机制砂混凝土 应掺用减水剂。 （５）与天然砂混凝土相比，机制砂混凝土无需增加 水泥用量。特别是配制中低强度混凝土或大坍落度混 凝土，机制砂高石粉含量对改善混凝土的工作性和节约 水泥用量（或替代掺和料）是有利的。 （６）机制砂配制预应力混凝土时，应考虑机制砂石 粉含量对混凝土弹性模量及收缩值的影响。 （７）机制砂配制高强、高性能、泵送、大体积混凝土 时在掺用外加剂时应掺用一定数量的粉煤灰、硅粉等矿 物掺合料。 （８）试验室确定配合比必须是经过设计优化后的配 合比，不得凭经验确定。 ５结语 综上所述，机制砂在混凝土中使用过程中能够提高 １９４ 西部探矿工程 ２０１２年第３期 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ Ｓａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆＭｏｔｉａｎｌｉｎｇＴｕｎｎｅｌ 混凝土的一些性能，然而提高的这部分陛能正是每一个 试验工程师最关心的问题，摩天岭隧道在使用机制砂的 过程中，这些性能都能够完好的体现，并且广泛运用于 隧道各个施工部位，在提高混凝土的气密性、抗渗性、耐 腐蚀等性能的同时节约工程成本。相信机制砂混凝土 会广泛应用于工程建设项目中。 参考文献： ＡＮ Ｙｉｎ－ｐｉｎｇ （Ｙｉｃｈｕ Ｃｏ．，ＬＴＤ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｚｏａｙ Ｔｕｎｎｅｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１２１。 ｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ ｓａｎｄ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ— Ｅｌｌ ＤＢＳ０／Ｔ５０１７－－２００１混凝土用机制砂质量标准及检验方法 ［ｓＪ． ［２］ＤＢ５０／５０３０机制砂、混合砂混凝土应用技术规程［Ｓ］． ｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅ－ ｍａｄｅ ｓａｎｄ ｄｕｒｉｇ ｔｈｅ ｃｎｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｔｉｎｌｉａｇ Ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄ ｎｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ ｓａｎｄ． Ｅ３１重庆高速公路发展有限公司垫利分公司［２００５３１５０号．石 忠高速公路工程混凝土用机制砂应用技术ｌ－Ｒ－］． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ ｓａｎｄ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ！ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ［－４－］ＧＢ／Ｔ１４６８４－－２００１建筑用砂Ｓａｎｄ ｆｏｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ［ｓＪ． （上接第１８５页） 《中华人民共和国水土保持法》、《探矿权采矿权使用费 塌、滑坡及泥石流地质灾害的隐患，矿山地质环境得到 和价款使用管理办法》、《全国矿山地质环境调查技术要 求实施细则》、《全国矿山地质环境治理技术要求》等法 规和要求，为矿山地质环境治理提供了参照标准，为实 现项目目标、完成各项任务提供了强有力的政策支持和 技术支撑。②本方案以土石方工程为主，设计、施工、监 理、验收、管理等过程规范全面，易于操作，质量易于控 制，施工过程中难题少，一般专业队伍能够满足施工要 求。技术上能够保障工程顺利实施。 （２）设备方面：主要设备为推土机、挖掘机和运料车 及普通测量、监测仪器，一般专业队伍能够满足要求。 （３）交通运输：区内有公路与镇平县相通，交通方 便。工作区与材料产地距离较近，治理工程所需原材 料、施工机械、设备等均可用汽车方便的运至施工现场。 （４）资源条件：工作区位于丘陵区，石料及粘土可就 近购运，不需要长距离运输。所需水泥、砂子较少，可就 近购置。矿区周边村庄较多，人口密集，劳动力资源丰 富，足以满足工程需要。 综上所述，设计方案可行。 ７．２效益分析 明显改善，有力保障群众生命财产安全。 （２）社会与环境效益。该项目的实施，可改善当地 自然生态环境，消除矿山地质灾害隐患，减缓人地矛盾， 减少社会不稳定因素，使矿区周边居民安居乐业，促进 社会稳定。通过植树，扩大了绿化面积，从而美化环境， 调节气候，改善生态环境，促进整个生态系统的融洽与 协调，并保持了系统之间的良性循环。 （３）经济效益。该项目将占用大量土地的采坑、废 渣场以及废弃工业场地等进行治理，项目实施后，可增 加林地１２０亩，恢复耕地６７亩，为当地人民生产、生活 创造良好的生态环境，提高当地居民收入。 参考文献： ［１］吴国昌，甄习春，等．河南省矿山环境问题研究［Ｍ］．中国 大地出版社，２００７． ［２ｑ河南省国土资源厅．关于《矿山地质环境保护规定》的实施 意见［ｓ］．豫国土资发［２００９－］１１３号． ［３３河南省地质矿产局．河南省区域地质志［Ｍ］．地质出版社， １９８９． ［４］ 国家地震局武汉地震大队．河南省新构造图及说明书 矿山地质环境治理工程属公益性、社会性项目，其 价值具有间接性、潜在性和长久性的特点，主要表现在 减灾防灾效益、社会与环境效益、经济效益等。 （１）减灾防灾效益。该项目将存在地质灾害隐患、 并威胁当地居民生命财产安全的采坑、废渣场等进行治 理，项目实施后，将消除矿区排渣场、废弃采坑等引发崩 ［Ｍ］．地质出版社，１９７４． ［５］矿山地质环境保护规定与矿山自然生态环境保护及治理 标准实施手册［Ｍ］．地质出版社，２００９． ［６－１邢永强，窦明，张璋，等．环境・生态・水文・岩土理论探 讨与应用实践［Ｍ３．地质出版社，２００８． ［７］韩敬体，周兰萍，闫采珠，等．地质灾害勘查与地质灾害防 治技术手册［Ｍ］．地质出版社，２００９．