機(jī)制砂混凝土在農(nóng)村公路工程的應(yīng)用

 [摘要]以鄂西農(nóng)村山區(qū)公路工程為例，通過對(duì)機(jī)制砂母巖品質(zhì)、顆粒級(jí)配及機(jī)制砂混凝土相關(guān)試驗(yàn)的研究，分析在公路工程中用機(jī)制砂替代天然砂的可行性，結(jié)果表明，機(jī)制砂混凝土的工作性能、力學(xué)性能滿足工程要求，機(jī)制砂混凝土在山區(qū)公路建設(shè)中廣泛的應(yīng)用，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)制砂；混凝土；公路工程；顆粒級(jí)配

1前言

在我國湖北西部、貴州、四川等農(nóng)村山區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，用于交通建設(shè)的河砂資源相對(duì)稀缺，在高速公路工程中機(jī)制砂的使用已經(jīng)得到普及。湖北恩施地區(qū)屬于典型的山區(qū)，地勢起伏大，礦石資源豐富，恩施地區(qū)高速公路工程，混凝土工程量巨大，需要大量的砂作為工程材料。建恩高速第一標(biāo)段位于恩施土家族苗族自治州白楊坪鎮(zhèn)，位于恩施州的東北部，白楊坪鎮(zhèn)地形復(fù)雜、地勢險(xiǎn)峻，森林覆蓋面積達(dá)80%，有白馬塘天然牧場、響板溪、金豐水庫等自然資源，有鐵、磷、硒、石灰?guī)r、高嶺土等礦產(chǎn)資源。建恩高速的建設(shè)，對(duì)白楊坪鎮(zhèn)及沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工程建材、飲食服務(wù)、商貿(mào)、運(yùn)輸、勞務(wù)等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的作用，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)繁榮，增加沿線農(nóng)民收入。以鄂西地區(qū)的建恩高速公路項(xiàng)目為實(shí)例，研究機(jī)制砂混凝土在鄂西山區(qū)公路中的應(yīng)用。

2工程概況

建恩高速公路是指銀川至百色高速公路（G69）的聯(lián)絡(luò)線安來高速公路（G6911）湖北境內(nèi)從建始縣（隴里）至恩施市（羅針田）段，是西部大開發(fā)重點(diǎn)公路“八縱八橫”骨架公路中的“縱三”線安來高速公路的重要路段，是加快鄂西生態(tài)文化旅游圈建設(shè)，統(tǒng)籌鄂西城鄉(xiāng)發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。建恩高速起于建始縣，途徑經(jīng)建始縣城、白楊坪等五個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全長75.03km，其中主線71.6km，支線3.43km。全線的設(shè)計(jì)速度為80km/h，采用的是雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)有6處落地互通和2處樞紐互通。建恩高速主要途徑地區(qū)為山區(qū)，沿線河砂資源緊張，地勢起伏較大，路況復(fù)雜，河砂的運(yùn)輸成本較高。因此，充分利用到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，把鄂西山區(qū)天然的石灰?guī)r資源用于機(jī)制砂的生產(chǎn)，投入到當(dāng)?shù)氐母咚俟�路的建設(shè)中，可以緩解當(dāng)?shù)睾由百Y源緊張的狀況，還可以帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖耄�促進(jìn)機(jī)制砂混凝土技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

3機(jī)制砂的特性

3.1機(jī)制砂生產(chǎn)機(jī)制砂為經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒，但不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒，俗稱人工砂。一套完整的機(jī)制砂生產(chǎn)線基本包括“三級(jí)級(jí)篩分，三級(jí)破碎，砂石聯(lián)產(chǎn)”等特點(diǎn)，根據(jù)制砂過程中用水量的多少和作用，可將制砂工藝分為干法制砂、濕法制砂和半干法制砂。目前，無論是生產(chǎn)碎石還是碎石與機(jī)制砂聯(lián)產(chǎn)，其粗碎均采用鄂式破碎機(jī)，而中碎大都采用反擊式破碎機(jī)，而細(xì)碎制砂機(jī)通常選取棒磨機(jī)和沖擊式破碎機(jī)，及其復(fù)合式破碎機(jī)。建恩高速第一標(biāo)段自建石料場的生產(chǎn)線工藝采用的是濕法制砂工藝。建恩高速第一合同段現(xiàn)澆梁所用的機(jī)制砂，為自辦石料廠生產(chǎn)的水洗機(jī)制砂，經(jīng)試驗(yàn)分析得，機(jī)制砂的石粉含量為6.2%，細(xì)度模數(shù)為3.1，屬于Ⅱ類機(jī)制砂，表觀密度為2.724g/cm3，堆積密度為1.540g/cm3。3.2機(jī)制砂母巖機(jī)制砂母巖品質(zhì)對(duì)機(jī)制砂的質(zhì)量有很重要的影響，從而影響著混凝土的質(zhì)量。在我國，機(jī)制砂的母巖種類主要有玄武巖、花崗巖、石灰?guī)r等。通過前期調(diào)研勘察，湖北恩施山區(qū)分布著廣泛的石灰?guī)r，在山區(qū)的公路建設(shè)中，采用當(dāng)?shù)氐脑�材料生產(chǎn)機(jī)制砂，可以保護(hù)當(dāng)?shù)睾由百Y源，減少工程造價(jià)。母巖的強(qiáng)度要求應(yīng)滿足表1。3.3機(jī)制砂的級(jí)配機(jī)制砂的級(jí)配影響機(jī)制砂混凝土的工作性能、強(qiáng)度、及耐久性。從一標(biāo)段自建的石料場隨機(jī)取三組機(jī)制砂樣品ms-1、ms-2、ms-3，進(jìn)行篩分計(jì)算得出三組的顆粒級(jí)配，并繪制出顆粒級(jí)配曲線如圖1。

4機(jī)制砂混凝土的原材料特性

4.1骨料粗骨料采用一標(biāo)段自建石料場的4.75～9.5mm，9.5～19mm按照15%：85%的配比，進(jìn)行兩級(jí)摻配。細(xì)骨料采用一標(biāo)段自建石料場機(jī)制砂Ⅱ類，機(jī)制砂具體的試驗(yàn)結(jié)果見表2。4.2減水劑采用湖北江城子建材公司減水劑，摻量1.5%。4.3水泥采用泰豐水泥公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)見表3。4.4礦物摻合料采用華電實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，其主要指標(biāo)見表4。

5機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)

機(jī)制砂混凝土配合比的設(shè)計(jì)，應(yīng)按照J(rèn)TG/TF50-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，JGJ55-2011混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[6]的要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，針對(duì)石灰?guī)r機(jī)制砂的特性，根據(jù)工程設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整配合比，滿足混凝土適配強(qiáng)度、工作性能等方面的要求。

6機(jī)制砂混凝土的工程應(yīng)用

以湖北建恩高速公路為例，機(jī)制砂混凝土在實(shí)際工程得到了應(yīng)用。該高速公路設(shè)計(jì)速度80km/h，采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度為24.5m，設(shè)有6處落地互通和2處樞紐互通，山區(qū)地況較差，工程環(huán)境復(fù)雜，建設(shè)難度較大。以建恩高速的現(xiàn)澆梁澆筑的C50混凝土的配合比為例。具體配合比見表5。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)貦C(jī)制砂的特性，最終確定施工理論配合比每立方材料用量見表6�，F(xiàn)澆梁澆筑、養(yǎng)護(hù)并拆模后對(duì)現(xiàn)澆梁灑水養(yǎng)護(hù)，梁整體外觀平整、無明顯蜂窩麻面，梁體完整性較好。對(duì)相同條件養(yǎng)護(hù)試件和標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及回彈強(qiáng)度檢測，試驗(yàn)表明強(qiáng)度在60MPa左右。