沙漠超细砂对混凝土力学性能的影响

张峰

摘要：本文确定了腾格里沙漠砂的化学成分及表观密度、堆积密度、细度模数等主要物理指标，试验研究了沙漠超细沙对混凝土工作性能和力学性能的影响。试验发现，腾格里沙漠砂为细度模数为0.3，属于超细沙。

关键词超细砂级配化学成分力学性能影响

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

近年来，我国西部的沙漠地区成为煤炭、石油、天然气等能源以及矿产勘探开发的主战场。在这些地区的能源矿产工程建设投资力度在加大，工程建设需用大量砂、石等原材料，为了减少工程用砂的采购和运输费用，本着就地取材、物尽其用的原则，亟需对该地区沙漠超细砂进行实验研究，利用当地沙漠超细砂替代普通工程砂，配制出符合工程建设需要的、与普通混凝土性能相近的沙漠特细砂混凝土，对于加快了施工进度，降低工程造价具有重大的经济效益。本文拟研究沙漠超细砂对混凝土力学性能的影响

1材料和方法

1.1材料

水泥：宁夏赛马水泥集团生产的强度等级为P.O42.5R的普通硅酸盐早强水泥，性能指标符合国家规定。

粗骨料：宁夏镇北堡产人工碎石，粒径为5～31.5mm连续级配，级配良好。

细骨料：选用的腾格里沙漠背风面表面浮沙以及对比实验所用的镇北堡料场天然中砂。

1.2 试验方法

混凝土的拌和、成型养护、强度试验方法依据《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T 50081-2002）的规定实施，采用100mm×100mm×100mm的模型，试件标准养护龄期为7d、28d。

按照《普通混凝土配合比设计规程》，在相同配合比的情况下分别选用中砂和沙漠特细砂作为细骨料，按照常用水灰比0.40、0.45、0.50配制混凝土进行试验，如表1所示。

2 沙漠特细砂的特性研究

2.1沙漠砂的粒形和形貌

通过观察沙漠特细砂，颜色为淡黄色，矿物成分以石英为主，颗粒比较均一，粒形更圆，表面更光滑。

2.2沙漠特细砂与天然中砂的物理性能测定

沙漠特细砂与天然中砂的物理性能测定见表2。

表2沙漠砂物理性能指标

沙漠特细砂的表观密度、堆积密度都比中砂略小，空隙率也比中砂小一个多百分点，沙漠特细砂的含泥量几乎为零，试验时几乎测不出含泥量，细度模数为0.334。

2.3颗粒级配试验结果与分析

试验用的镇北堡料场中砂试样的筛分析试验结果如表3和表4

表3天然中砂级配

表4沙漠超细沙的筛分析结果

通过由表3与表4可计算出天然中沙细度模数为2.7，级配较好；沙漠砂细度模数在0.27～0.35之间波动，颗粒级配不良，在0.63mm～0.315mm筛孔之间的筛余较大，可以明确判定沙漠砂超出国家技术标准GB/T 14684-93《建筑用砂》所规定的细骨料细度模数的下限(FM< 1.78 )，因此从粗细程度和级配上看，沙漠砂属于级配不良的特细砂。

2.4沙漠砂的化学成分分析

沙漠砂与普通中砂化学成分见表5。

表5 沙漠砂与普通中砂化学成分分析

从表5可以看出，沙漠砂试样的Si02含量接近于普通中砂，含泥量极低。除含有少量的有机质外，尚含有K2O、Na2O等少量碱性物质。

3沙漠超细砂对混凝土力学性能的影响

3.1沙漠砂对混凝土工作性能的影响

按表1的设计的配合比分别配制沙漠砂和天然中砂混凝土，并对两种混凝土的工作性能的试验结果对比。由该可以看出，在用水量和水泥用量等各配合比指标均相同的情况下，沙漠砂混凝土塌落度比中砂混凝土坍落度低5mm～15mm。在试件成型过程中，特细砂混凝土拌合物在振动台上比中砂混凝土拌合物更容易入模成型，但成型时需要的振动时间比中砂混凝土的时间要延长1～2分钟。其主要原因为沙漠砂颗粒较细，比表面积较大，相同水泥浆量的拌合物中包裹特细砂颗粒表面的水泥浆膜比中砂薄，导致其流动性降低，塌落度要小于中砂混凝土。同时，实验表明沙漠砂混凝土拌合物的黏聚性及保水性均良好，满足工作性能的要求。

3.2 沙漠砂对混凝土力学性能的影响

特细砂混凝土和天然中砂混凝土7d、28d抗压强度值见表6。

表6超细砂混凝土和中砂混凝土7d、28d抗压强度值

由表可见，水灰比0.37时超细砂混凝土28d抗压强度较天然中砂混凝土强度降低2.6%，水灰比0.4时强度降低约为3%左右，水灰比为0.45时强度降低9.5%左右，水灰比0.5时强度降低约为5.1%左右，水灰比0.55时强度降低约为8.7%左右。从实验结果看出，在总体趋势上，沙漠砂混凝土和中砂混凝土抗压强度基本上一致，但存在一定的差别。其主要原因是沙漠砂细度很细而且粒径大小相对单一，颗粒连续性较差，级配不良，且与粗骨料粒径较为悬殊，在混凝土受力时具有薄弱环节，混凝土强度的表现主要是由粗骨料和水泥胶浆固化后形成，细骨料对混凝土强度的贡献比中砂低，故强度必然会有所下降。

5 结论

本文通过对沙漠砂混凝土部分工程性能的试验研究和理论分析，得出了一些结论和成果，现总结如下：

（1）通过实验确定了腾格里沙漠砂的化学成分及表观密度、堆积密度、细度模数等主要物理指标，从粗细程度和级配上看，沙漠砂属于级配不良的特细砂，为后续研究和工程应用提供参考。

（2）在用水量和水泥用量等各配合比指标均相同的情况下，沙漠砂混凝土塌落度比中砂混凝土坍落度低5mm～15mm。特细砂混凝土拌合物较天然中砂混凝土拌合物更容易入模成型，但成型时需要的振动时间要延长1～2分钟。实验表明沙漠砂混凝土拌合物的黏聚性及保水性均良好，满足工作性能的要求。

（3）在相同配合比的沙漠砂混凝土较天然中沙混凝土强度略低，水灰比为0.45时强度降低得最多，为9.5%左右。

参考文献：

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[4]张国学，宋建夏，杨维武等.沙漠砂对水泥砂浆和混凝土性能的影响，《宁夏人学学报》(自然科学版)，第24卷第1期

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