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(yàn)研究了沙漠超細(xì)沙對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)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(jí)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(lái)，我國(guó)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(chǎng)。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(gòu)和運(yùn)輸費(fèi)用，本著就地取材、物盡其用的原則，亟需對(duì)該地區(qū)沙漠超細(xì)砂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(duì)于加快了施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。本文擬研究沙漠超細(xì)砂對(duì)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(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5R的普通硅酸鹽早強(qiáng)水泥，性能指標(biāo)符合國(guó)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(jí)配，級(jí)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(duì)比實(shí)驗(yàn)所用的鎮(zhèn)北堡料場(chǎng)天然中砂。

1.2 試驗(yàn)方法

混凝土的拌和、成型養(yǎng)護(hù)、強(qiáng)度試驗(yàn)方法依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T 50081-2002）的規(guī)定實(shí)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(jì)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(yàn)，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(guò)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(cè)定

沙漠特細(xì)砂與天然中砂的物理性能測(cè)定見(jiàn)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(gè)多百分點(diǎn)，沙漠特細(xì)砂的含泥量幾乎為零，試驗(yàn)時(shí)幾乎測(cè)不出含泥量，細(xì)度模數(shù)為0.334。

2.3顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)用的鎮(zhèn)北堡料場(chǎng)中砂試樣的篩分析試驗(yàn)結(jié)果如表3和表4

表3天然中砂級(jí)配

表4沙漠超細(xì)沙的篩分析結(jié)果

通過(guò)由表3與表4可計(jì)算出天然中沙細(xì)度模數(shù)為2.7，級(jí)配較好；沙漠砂細(xì)度模數(shù)在0.27～0.35之間波動(dòng)，顆粒級(jí)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(guó)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(jí)配上看，沙漠砂屬于級(jí)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(jiàn)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(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

3.1沙漠砂對(duì)混凝土工作性能的影響

按表1的設(shè)計(jì)的配合比分別配制沙漠砂和天然中砂混凝土，并對(duì)兩種混凝土的工作性能的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)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(guò)程中，特細(xì)砂混凝土拌合物在振動(dòng)臺(tái)上比中砂混凝土拌合物更容易入模成型，但成型時(shí)需要的振動(dòng)時(shí)間比中砂混凝土的時(shí)間要延長(zhǎng)1～2分鐘。其主要原因?yàn)樯衬邦w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(dòng)性降低，塌落度要小于中砂混凝土。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)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(duì)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(qiáng)度值見(jiàn)表6。

表6超細(xì)砂混凝土和中砂混凝土7d、28d抗壓強(qiáng)度值

由表可見(jiàn)，水灰比0.37時(shí)超細(xì)砂混凝土28d抗壓強(qiáng)度較天然中砂混凝土強(qiáng)度降低2.6%，水灰比0.4時(shí)強(qiáng)度降低約為3%左右，水灰比為0.45時(shí)強(qiáng)度降低9.5%左右，水灰比0.5時(shí)強(qiáng)度降低約為5.1%左右，水灰比0.55時(shí)強(qiáng)度降低約為8.7%左右。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，在總體趨勢(shì)上，沙漠砂混凝土和中砂混凝土抗壓強(qiáng)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(duì)單一，顆粒連續(xù)性較差，級(jí)配不良，且與粗骨料粒徑較為懸殊，在混凝土受力時(shí)具有薄弱環(huán)節(jié)，混凝土強(qiáng)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(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)比中砂低，故強(qiáng)度必然會(huì)有所下降。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)沙漠砂混凝土部分工程性能的試驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(jí)配上看，沙漠砂屬于級(jí)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(shí)需要的振動(dòng)時(shí)間要延長(zhǎng)1～2分鐘。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度略低，水灰比為0.45時(shí)強(qiáng)度降低得最多，為9.5%左右。

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。