特细砂混凝土的研究现状及研究展望

汪彭生 邵欣 章环境

【摘 要】特细砂在混凝土中应用越来越普遍，但是存在分层离析、裂缝等问题，论文针对特细砂混凝土应用存在的问题进行了阐述，并总结了以往工程中对特细砂混凝土的理论研究以及相关应用情况，并对此提出几点研究展望。

【Abstract】The application of super fine sand in concrete is more and more common， but there are many problems such as stratification segregation and crack. This paper summarizes the theoretical research and related application of special sand concrete in the past engineering， and puts forward several research prospects.

【关键词】特细砂；混凝土；配合比；掺合料

【Keywords】super-fine sand； concrete； compatibility ratio； admixture

【中图分类号】TU528 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）11-0115-02

1 引言

随着我国社会经济的发展，建筑用砂的大量使用，导致混凝土用砂资源短缺。混凝土用砂中粗砂最为合适，特细砂在混凝土当中使用极有可能引起混凝土产生过宽的裂缝或者导致混凝土强度的降低。但随着中粗砂资源日益减少，人们也开始研究特细砂的使用，特细砂在混凝土中应用已经有很长的历史了，人们对于特细砂的有关特性也有了一定的了解，本文主要总结了特细砂混凝土的研究现状，并对其发展情况作出几点展望。

2 特细砂混凝土研究现状

2.1 特细砂混凝土配合比设计研究

在重庆某公路施工中，李莉[1]在特细砂水泥路面混凝土配合比设计中采用正交试验的方法，得到了施工应用良好的配合比。戴爱荣[2]将机制砂和特细砂的特性进行对比，在特细砂中掺入了一定比例的机制砂，得到了级配良好的砂子，配制出了性能良好的混凝土。

2.2 外加剂和掺合料在特细砂混凝土中的使用研究

特细砂混凝土虽然很难配制出高强度的混凝土，但是人们发现如果掺入一些掺合料和外加剂的话，特细砂混凝土的强度就可以提高，甚至可以配制高强混凝土。龚尚龙[3]将硅粉加入特细砂混凝土中，配制出了强度等级为C80的高强混凝土，与此同时也提高了混凝土的抗渗性和抗冻性。王卫红[4]采用双掺技术改善了特细砂混凝土的和易性，并配制出强度等级为C50的高强特细砂混凝土。

2.3 碾压混凝土应用特细砂的研究

工程中特细砂还广泛地应用于碾压混凝土，在马回水电站拦河坝工程中，张玉宝[5]使用两种细度模数的特细砂，并且加入了适量的粉煤灰，经过了多次的研究试验，最终得到了在适用于碾压混凝土的特细砂混凝土的配合比。具有一定的工程实践意义。

2.4 铁路工程中特细砂混凝土的应用

铁路工程中会使用大量的混凝土，良好的中砂的来源比较匮乏，运输距离也较远，李飨民[6]反复对特细砂混凝土做配合比试验，采用对比试验，加入不同掺量的减水剂和不加减水剂的混凝土，进行对比之后发现掺入了一定量的减水剂后，混凝土的强度、耐久性等都有一定的提高，并且成功应用于铁路混凝土的施工中。

2.5 特细砂混凝土在水下的应用

泸州长江大桥主桥基础是属于大体积的水下混凝土，贾国盛等[7]充分利用了当地的特细砂资源，配制了大流动性的混凝土，并且在水下大体积混凝土得到了应用。

2.6 “三低一高”设计原则在工程中的应用

特细砂混凝土在施工中极易出现裂缝，高凤山水利枢纽工程采用的“三低一高一掺”的设计方法，成功地解决了特细砂混凝土容易产生裂缝的问题[8]。李光伟[9]结合现有的嘉陵江流域航电工程，通过对比试验得出采用“三低一高一掺”的设计方法在特细砂混凝土中是可行的。

2.7 纤维材料在特细砂混凝土中的应用

纤维材料加入混凝土之后会提高混凝土的抗裂和抗冻等特性，在特细砂混凝土中也有应用。有研究发现在特细砂掺入纤维合适的量是在大于0.08且小于0.12，否则会降低其脆性[10]。胡文忠[11]研究发现在特细砂混凝土中掺入聚丙烯纤维会使特细砂混凝土的流动性减小，特细砂混凝土的劈裂抗拉强度也会有12%～23%的提高。

2.8 沙漠特细砂的应用

大量的细度模数在0.85～1.30的特细砂存在于我国的陕北沙漠中，杨红霞[12]发现砂率对沙漠特细砂混凝土的影响很大，建议配制沙漠特细砂混凝土按照三低一超的原则，加入减水剂。张峰[13]运用腾格里沙漠特细砂配制出强度等级高于C60的特细砂混凝土，并且建议特细砂中所用砂率常用范围为22%～33%。 张财[14]通过对撒哈拉沙漠特细砂的研究，建议沙漠特细砂混凝土应该降低用水量和砂率，并提出应在实际施工中适当增加搅拌时间。

3 特细砂混凝土研究展望

3.1 对某个区域或流域内的特细砂进行系统的研究

每個地区或者每个流域形成的特细砂的特性差异甚微，有一定的区域性，所以针对一个区域的特细砂做系统的研究是有一定的工程意义的，也便于今后人们对特细砂的应用，便于整个地区的工程技术进步和经济上的发展。

3.2 采用图像识别技术研究特细砂混凝土

图像识别技术其实是一种计算机程序，不仅可以观察混凝土微观结构和水化产物，而且还可以进行定量分析，进而可以用来分析其对混凝土宏观所表现出的力学性能、抗渗透性、抗碳化性以及耐久性能等方面的性能的影响[15]。

3.3 针对特细砂的形态效应进行研究

特细砂通常存在于沙漠地带或者是河流的中下游地带，从微观上观察特细砂，表面多数是圆形，比较光滑，并且特细砂比表面积大，与水泥石的接触面积就更大，那么研究特细砂的形态效应对混凝土宏观特性的影响就非常有必要。张颖[16]对辽河的特细砂形态特征进行了分形研究，采用了加密筛分试验并结合分形理论得出特细砂样本质量表征分维值DM，发现特细砂的粒径分布具有明显的分形特点。

3.4 针对特细砂混凝土的界面性能做研究

特细砂颗粒小，与普通砂子比较，比表面积大，从特细砂混凝土与普通混凝土的微观上进行比较，两者的区别主要在于特细砂与水泥石的接触面积更大，即所谓二级界面的体积大，所以混凝土在受力状态下，其薄弱区域也相对比较大，现阶段针对混凝土界面的研究已经取得一定的研究成果，单针对特细砂混凝土的二级界面做系统的研究是非常少的，可以分析特细砂混凝土浆与普通砂混凝土的微观层次上的区别，进而可以从微观角度分析特细砂混凝土的界面特征，最终可以将其微观特征与宏观力学性能建立联系[17]。

4 结语

本文针对特细砂混凝土应用存在的一些问题、应用的现状、研究现状进行了分析，针对其应用现状提出几点研究展望。今后的水利、土建工程中使用特细砂会越来越广泛，相信在特细砂在混凝土应用中存在的问题也将会一一得到解决的，在特细砂的应用领域一定可以取得可观的进步和研究成果。

【参考文献】

【1】李莉， 蒋鹤.滑模施工特细砂水泥路面砼配合比优化设计[J] .重庆交通学院学报，2000，19（4）：33-36.

【2】戴爱荣，黄清林.机制砂加特细砂配制泵送混凝土试验及应用[J] .科技创新导报，2009（ 8）： 51-53.

【3】龚尚龙，陈思甜，刘敬莹，等. 特细砂硅粉砼的试配及分析[J] .重庆交通学院学报，1999，18（4）： 103-115.

【4】王卫红，高智双.特细砂混凝土配比设计与高扬程泵送技术[J] .重庆长江鹅公岩大桥施工技术专栏（铁道建筑技术），2000（6）：24-26.

【5】张玉宝，郑志立，沙友德.特细砂碾压混凝土筑坝新技术在马回水电站拦河坝工程上的应用[J] .四川水力发电， 1992（3）： 56-59.

【6】李飨民，李宝忠.特细砂在混凝土中的应用[J] .山西建筑，2000（2）：132-134.

【7】贾国盛，杨永强.特细砂在大面积水下封底混凝土中的应用[J] .建筑材料（铁道建筑技术），2002（2）：53-56.

【8】王文全，黄绪通.特细砂混凝土配合比设计原则及施工应用[J].四川水利，2004（3）：4-6.

【9】李光伟，杨元慧.嘉陵江流域水工特细砂混凝土性能的试验研究[J] .水电站设计，2006，22（2）：93-96.

【10】彭家惠，杨凯，张建新，等.聚丙烯纤维掺量与长度对特细砂干混砂浆性能的影响[J] .新型建筑材料，2006（12）：1-3.

【11】胡文忠.聚丙烯纖维在特细砂混凝土中的研究应用[J]. 山西建筑，2008，34（28）：175-176.

【12】杨红霞，闰竹玲，刘雅君.陕北沙漠特细砂混凝土性能的试验研究[J] .中国建材科技 （水泥与混凝土）， 2005， 14（1）： 6-7.

【13】张峰.腾格里沙漠砂工程应用的试验研究[D].银川：宁夏大学，2010.

【14】张财，吴爱芹.非洲撒哈拉沙漠特细砂混凝土配合比应用研究[J] .黑龙江交通科技， 2007（ 5）： 15-16.

【15】赵青林，周明凯，王传美，等.基于图像模式识别的混凝土二维显微结构研究进展及问题分析[J].混凝土，2006，9（203）：11-13.

【16】张颖.辽河特细砂分形特征及特细砂混凝土试验研究[D] .沈阳： 沈阳农业大学，2013.

【17】邵欣.特细砂混凝土的二级界面研究[D] .沈阳： 沈阳农业大学，2014.