沙漠超細(xì)砂對混凝土力學(xué)性能的影響

張峰

摘要：本文確定了騰格里沙漠砂的化學(xué)成分及表觀密度、堆積密度、細(xì)度模數(shù)等主要物理指標(biāo)，試驗研究了沙漠超細(xì)沙對混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，騰格里沙漠砂為細(xì)度模數(shù)為0.3，屬于超細(xì)沙。

關(guān)鍵詞超細(xì)砂級配化學(xué)成分力學(xué)性能影響

The impact of ultra-fine sand of the desert to the properties of concreteZhang Feng

(Yunnan zhongHao Real Estate 450,000)

Abstract: This paper identifies the Tengger desert sand chemical composition and apparent density, bulk density, fineness modulus and other major physical indicators, the experiment studies the impact of untra-fine desert sand to the concrete performance and mechanical properties. It was found that the Tengger desert sand is ultra-fine sand with fineness modulus of 0.3.Key Word: ultra-fine sand; graduation; chemical composition; the mechanical properties; effect

近年來，我國西部的沙漠地區(qū)成為煤炭、石油、天然氣等能源以及礦產(chǎn)勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場。在這些地區(qū)的能源礦產(chǎn)工程建設(shè)投資力度在加大，工程建設(shè)需用大量砂、石等原材料，為了減少工程用砂的采購和運輸費用，本著就地取材、物盡其用的原則，亟需對該地區(qū)沙漠超細(xì)砂進(jìn)行實驗研究，利用當(dāng)?shù)厣衬?xì)砂替代普通工程砂，配制出符合工程建設(shè)需要的、與普通混凝土性能相近的沙漠特細(xì)砂混凝土，對于加快了施工進(jìn)度，降低工程造價具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。本文擬研究沙漠超細(xì)砂對混凝土力學(xué)性能的影響

1材料和方法

1.1材料

水泥：寧夏賽馬水泥集團(tuán)生產(chǎn)的強度等級為P.O42.5R的普通硅酸鹽早強水泥，性能指標(biāo)符合國家規(guī)定。

粗骨料：寧夏鎮(zhèn)北堡產(chǎn)人工碎石，粒徑為5～31.5mm連續(xù)級配，級配良好。

細(xì)骨料：選用的騰格里沙漠背風(fēng)面表面浮沙以及對比實驗所用的鎮(zhèn)北堡料場天然中砂。

1.2 試驗方法

混凝土的拌和、成型養(yǎng)護(hù)、強度試驗方法依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》（GB/T 50081-2002）的規(guī)定實施，采用100mm×100mm×100mm的模型，試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期為7d、28d。

按照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，在相同配合比的情況下分別選用中砂和沙漠特細(xì)砂作為細(xì)骨料，按照常用水灰比0.40、0.45、0.50配制混凝土進(jìn)行試驗，如表1所示。

2 沙漠特細(xì)砂的特性研究

2.1沙漠砂的粒形和形貌

通過觀察沙漠特細(xì)砂，顏色為淡黃色，礦物成分以石英為主，顆粒比較均一，粒形更圓，表面更光滑。

2.2沙漠特細(xì)砂與天然中砂的物理性能測定

沙漠特細(xì)砂與天然中砂的物理性能測定見表2。

表2沙漠砂物理性能指標(biāo)

沙漠特細(xì)砂的表觀密度、堆積密度都比中砂略小，空隙率也比中砂小一個多百分點，沙漠特細(xì)砂的含泥量幾乎為零，試驗時幾乎測不出含泥量，細(xì)度模數(shù)為0.334。

2.3顆粒級配試驗結(jié)果與分析

試驗用的鎮(zhèn)北堡料場中砂試樣的篩分析試驗結(jié)果如表3和表4

表3天然中砂級配

表4沙漠超細(xì)沙的篩分析結(jié)果

通過由表3與表4可計算出天然中沙細(xì)度模數(shù)為2.7，級配較好；沙漠砂細(xì)度模數(shù)在0.27～0.35之間波動，顆粒級配不良，在0.63mm～0.315mm篩孔之間的篩余較大，可以明確判定沙漠砂超出國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684-93《建筑用砂》所規(guī)定的細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)的下限(FM< 1.78 )，因此從粗細(xì)程度和級配上看，沙漠砂屬于級配不良的特細(xì)砂。

2.4沙漠砂的化學(xué)成分分析

沙漠砂與普通中砂化學(xué)成分見表5。

表5 沙漠砂與普通中砂化學(xué)成分分析

從表5可以看出，沙漠砂試樣的Si02含量接近于普通中砂，含泥量極低。除含有少量的有機(jī)質(zhì)外，尚含有K2O、Na2O等少量堿性物質(zhì)。

3沙漠超細(xì)砂對混凝土力學(xué)性能的影響

3.1沙漠砂對混凝土工作性能的影響

按表1的設(shè)計的配合比分別配制沙漠砂和天然中砂混凝土，并對兩種混凝土的工作性能的試驗結(jié)果對比。由該可以看出，在用水量和水泥用量等各配合比指標(biāo)均相同的情況下，沙漠砂混凝土塌落度比中砂混凝土坍落度低5mm～15mm。在試件成型過程中，特細(xì)砂混凝土拌合物在振動臺上比中砂混凝土拌合物更容易入模成型，但成型時需要的振動時間比中砂混凝土的時間要延長1～2分鐘。其主要原因為沙漠砂顆粒較細(xì)，比表面積較大，相同水泥漿量的拌合物中包裹特細(xì)砂顆粒表面的水泥漿膜比中砂薄，導(dǎo)致其流動性降低，塌落度要小于中砂混凝土。同時，實驗表明沙漠砂混凝土拌合物的黏聚性及保水性均良好，滿足工作性能的要求。

3.2 沙漠砂對混凝土力學(xué)性能的影響

特細(xì)砂混凝土和天然中砂混凝土7d、28d抗壓強度值見表6。

表6超細(xì)砂混凝土和中砂混凝土7d、28d抗壓強度值

由表可見，水灰比0.37時超細(xì)砂混凝土28d抗壓強度較天然中砂混凝土強度降低2.6%，水灰比0.4時強度降低約為3%左右，水灰比為0.45時強度降低9.5%左右，水灰比0.5時強度降低約為5.1%左右，水灰比0.55時強度降低約為8.7%左右。從實驗結(jié)果看出，在總體趨勢上，沙漠砂混凝土和中砂混凝土抗壓強度基本上一致，但存在一定的差別。其主要原因是沙漠砂細(xì)度很細(xì)而且粒徑大小相對單一，顆粒連續(xù)性較差，級配不良，且與粗骨料粒徑較為懸殊，在混凝土受力時具有薄弱環(huán)節(jié)，混凝土強度的表現(xiàn)主要是由粗骨料和水泥膠漿固化后形成，細(xì)骨料對混凝土強度的貢獻(xiàn)比中砂低，故強度必然會有所下降。

5 結(jié)論

本文通過對沙漠砂混凝土部分工程性能的試驗研究和理論分析，得出了一些結(jié)論和成果，現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）通過實驗確定了騰格里沙漠砂的化學(xué)成分及表觀密度、堆積密度、細(xì)度模數(shù)等主要物理指標(biāo)，從粗細(xì)程度和級配上看，沙漠砂屬于級配不良的特細(xì)砂，為后續(xù)研究和工程應(yīng)用提供參考。

（2）在用水量和水泥用量等各配合比指標(biāo)均相同的情況下，沙漠砂混凝土塌落度比中砂混凝土坍落度低5mm～15mm。特細(xì)砂混凝土拌合物較天然中砂混凝土拌合物更容易入模成型，但成型時需要的振動時間要延長1～2分鐘。實驗表明沙漠砂混凝土拌合物的黏聚性及保水性均良好，滿足工作性能的要求。

（3）在相同配合比的沙漠砂混凝土較天然中沙混凝土強度略低，水灰比為0.45時強度降低得最多，為9.5%左右。

參考文獻(xiàn)：

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