新三義寨引黃灌區淤沙預制塊研究

劉冠峰++劉培周++劉晗++張惠平++徐偉

摘 要：本文以新三義寨引黃灌區為試點，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，選擇適當的摻合料改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法，提高泥沙預制塊的配比性能。開發利用泥沙預制塊，既可降低工程造價，又可達到處理淤積泥沙的目的，為引黃灌區淤積泥沙處理開辟新的途徑。

關鍵詞：引黃灌區 淤沙預制塊 水泥摻量

中圖分類號：TV672 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0026-01

黃河是一條多泥沙河流，據數十年水文資料統計，黃河年平均來水量468億立方米，多年平均來沙量16.5億噸，平均含沙量34.7 kg/m3。因此，在引黃灌溉的同時，也引入灌區大量泥沙。目前，引黃泥沙處理利用的方向，主要著眼于處理與利用相結合。

1 原材料選擇試驗

1.1 引黃灌區泥沙

引黃灌區泥沙是配制淤沙預制塊的主要原料，一般約占淤沙預制塊混合料的80%以上。其中，淤沙顆粒級配組成的影響最為重要。本研究主要采用新三義寨引黃灌區干渠泥沙。

1.2 水泥

本試驗選擇使用鄭州七里港水泥廠生產的425#普通硅酸鹽水泥，經測定物理力學性能符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準[1]要求。

1.3 粉煤灰

粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。為使粉煤灰能夠在混合料中充分分散，攪拌均勻，充分起到填充微小孔隙及粘結沙粒作用，應選用優質干排灰。本次選用的鄭州火電廠干排灰屬于低鈣粉煤灰。各項指標經測定均符合國家I級灰標準（GB/T1596-2005）[2]。檢測結果見表1、表2。

1.4 外加劑

混凝土外加劑是指為改善和調節混凝土的性能而摻加的物質。本次試驗研究中，部分淤沙拌合料中添加了少量外加劑。目的是增加淤沙水泥土預制塊的強度和耐久能力。

1.5 拌和及養護用水

鄭州市自來水公司自來水。

2 淤沙預制塊配合比設計

2.1 成型壓力選擇

影響淤沙預制塊力學性能的主要因素有：砂土級配，含水率，壓實功，水泥摻量，外加劑。

其中，壓實功能工藝包括成型壓力、壓制延續時間及加壓方式。經多次試驗，認為成型壓力達到198 kg/cm2時節省原材料。選用開封市新宇預應力設備有限公司生產的GYJ—500型擠壓機進行試驗研究。

2.2 配合比設計

根據和易滿足要求的基準配合比和水灰比，配制一組混凝土試件；并保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，再配制二組混凝土試件，用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。制作混凝土強度試件時，應同時檢驗混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度，并以此結果代表相應配合比的混凝土拌合物的性能。三組試件經標準養護28天，測定抗壓強度，以三組試件的強度和相應水灰比作圖，確定與配制強度相對應的水灰比，并重新計算水泥和砂料用量。當對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性指標有要求時，則制作相應試件進行檢驗。強度和耐久性均合格的水灰比對應的配合比，稱為混凝土試驗室配合比。計作C、W、S、G。

采用正交設計試驗方法[3]在室內進行了配比試驗。為了改善淤沙級配，提高預制塊的力學性能，選擇粉煤灰為摻合料，選擇了四種粉煤灰摻量、四種水泥摻量、四種加水量及兩種外加劑摻量。成型后的預制件運至標準養護間灑水并養護兩天。淤沙預制件配比設計影響因素見表3。

注：（1）表中加水量為水占混合料重量的百分比。

（2）表中外加劑摻量是指外加劑量占水泥重量的百分比。

按照常規交叉試驗方法，進行以上四種因素四種水平的試驗，需要制備128組試樣。采用正交設計法可將試驗總組數降低為16組，既可以大大降低試驗工作量，又可以提高效率并獲得較系統的試驗資料，獲得較為完整的試驗參數成果。

3 淤沙預制塊性能成果分析

成型板塊規格根據不同建筑物需要設置不同的模具。本次試驗選用38 cm×38 cm

規格的模具。壓制成型后，脫模立放，灑水養護兩天后運往標準養護室養護。到既定齡期時，按照《水泥土配合比設計規程》（DBJ13-101-2008）[4]進行測試。淤沙預制塊的強度在4～11 Mpa范圍內變化，選擇余地大。

4 結語

經以新三義寨引黃灌區為試點試驗，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，進行淤沙預制塊系統試驗研究，初步找到了改善淤沙預制塊性能的幾項主要措施：選擇適當的摻合料（粉煤灰）改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法。找到了適合不同需要的經濟、合理配比性能，提高淤沙預制塊的抗壓強度。試驗證明，淤沙預制塊的抗壓強度由淤沙的顆粒組成、水泥摻量和材料的干密度三大因素所控制，而干密度又與水泥摻量、淤沙顆粒組成、壓實功能、粉煤灰摻量等有關。試驗結果：干濕循環20次重量無損失。成本低于同標號混凝土預制塊30%左右。在引黃灌區建立工廠化生產，推廣應用前景良好，既可以達到變廢為寶的目的，又可以降低工程造價，節約工程投資。

參考文獻

[1] GB175-2007，通用硅酸鹽水泥[S].

[2] GB/T1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3] 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2005：41-52.

[4] DBJ13-101-2008，水泥土配合比設計規程[S].endprint

摘 要：本文以新三義寨引黃灌區為試點，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，選擇適當的摻合料改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法，提高泥沙預制塊的配比性能。開發利用泥沙預制塊，既可降低工程造價，又可達到處理淤積泥沙的目的，為引黃灌區淤積泥沙處理開辟新的途徑。

關鍵詞：引黃灌區 淤沙預制塊 水泥摻量

中圖分類號：TV672 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0026-01

黃河是一條多泥沙河流，據數十年水文資料統計，黃河年平均來水量468億立方米，多年平均來沙量16.5億噸，平均含沙量34.7 kg/m3。因此，在引黃灌溉的同時，也引入灌區大量泥沙。目前，引黃泥沙處理利用的方向，主要著眼于處理與利用相結合。

1 原材料選擇試驗

1.1 引黃灌區泥沙

引黃灌區泥沙是配制淤沙預制塊的主要原料，一般約占淤沙預制塊混合料的80%以上。其中，淤沙顆粒級配組成的影響最為重要。本研究主要采用新三義寨引黃灌區干渠泥沙。

1.2 水泥

本試驗選擇使用鄭州七里港水泥廠生產的425#普通硅酸鹽水泥，經測定物理力學性能符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準[1]要求。

1.3 粉煤灰

粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。為使粉煤灰能夠在混合料中充分分散，攪拌均勻，充分起到填充微小孔隙及粘結沙粒作用，應選用優質干排灰。本次選用的鄭州火電廠干排灰屬于低鈣粉煤灰。各項指標經測定均符合國家I級灰標準（GB/T1596-2005）[2]。檢測結果見表1、表2。

1.4 外加劑

混凝土外加劑是指為改善和調節混凝土的性能而摻加的物質。本次試驗研究中，部分淤沙拌合料中添加了少量外加劑。目的是增加淤沙水泥土預制塊的強度和耐久能力。

1.5 拌和及養護用水

鄭州市自來水公司自來水。

2 淤沙預制塊配合比設計

2.1 成型壓力選擇

影響淤沙預制塊力學性能的主要因素有：砂土級配，含水率，壓實功，水泥摻量，外加劑。

其中，壓實功能工藝包括成型壓力、壓制延續時間及加壓方式。經多次試驗，認為成型壓力達到198 kg/cm2時節省原材料。選用開封市新宇預應力設備有限公司生產的GYJ—500型擠壓機進行試驗研究。

2.2 配合比設計

根據和易滿足要求的基準配合比和水灰比，配制一組混凝土試件；并保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，再配制二組混凝土試件，用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。制作混凝土強度試件時，應同時檢驗混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度，并以此結果代表相應配合比的混凝土拌合物的性能。三組試件經標準養護28天，測定抗壓強度，以三組試件的強度和相應水灰比作圖，確定與配制強度相對應的水灰比，并重新計算水泥和砂料用量。當對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性指標有要求時，則制作相應試件進行檢驗。強度和耐久性均合格的水灰比對應的配合比，稱為混凝土試驗室配合比。計作C、W、S、G。

采用正交設計試驗方法[3]在室內進行了配比試驗。為了改善淤沙級配，提高預制塊的力學性能，選擇粉煤灰為摻合料，選擇了四種粉煤灰摻量、四種水泥摻量、四種加水量及兩種外加劑摻量。成型后的預制件運至標準養護間灑水并養護兩天。淤沙預制件配比設計影響因素見表3。

注：（1）表中加水量為水占混合料重量的百分比。

（2）表中外加劑摻量是指外加劑量占水泥重量的百分比。

按照常規交叉試驗方法，進行以上四種因素四種水平的試驗，需要制備128組試樣。采用正交設計法可將試驗總組數降低為16組，既可以大大降低試驗工作量，又可以提高效率并獲得較系統的試驗資料，獲得較為完整的試驗參數成果。

3 淤沙預制塊性能成果分析

成型板塊規格根據不同建筑物需要設置不同的模具。本次試驗選用38 cm×38 cm

規格的模具。壓制成型后，脫模立放，灑水養護兩天后運往標準養護室養護。到既定齡期時，按照《水泥土配合比設計規程》（DBJ13-101-2008）[4]進行測試。淤沙預制塊的強度在4～11 Mpa范圍內變化，選擇余地大。

4 結語

經以新三義寨引黃灌區為試點試驗，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，進行淤沙預制塊系統試驗研究，初步找到了改善淤沙預制塊性能的幾項主要措施：選擇適當的摻合料（粉煤灰）改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法。找到了適合不同需要的經濟、合理配比性能，提高淤沙預制塊的抗壓強度。試驗證明，淤沙預制塊的抗壓強度由淤沙的顆粒組成、水泥摻量和材料的干密度三大因素所控制，而干密度又與水泥摻量、淤沙顆粒組成、壓實功能、粉煤灰摻量等有關。試驗結果：干濕循環20次重量無損失。成本低于同標號混凝土預制塊30%左右。在引黃灌區建立工廠化生產，推廣應用前景良好，既可以達到變廢為寶的目的，又可以降低工程造價，節約工程投資。

參考文獻

[1] GB175-2007，通用硅酸鹽水泥[S].

[2] GB/T1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3] 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2005：41-52.

[4] DBJ13-101-2008，水泥土配合比設計規程[S].endprint

摘 要：本文以新三義寨引黃灌區為試點，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，選擇適當的摻合料改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法，提高泥沙預制塊的配比性能。開發利用泥沙預制塊，既可降低工程造價，又可達到處理淤積泥沙的目的，為引黃灌區淤積泥沙處理開辟新的途徑。

關鍵詞：引黃灌區 淤沙預制塊 水泥摻量

中圖分類號：TV672 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0026-01

黃河是一條多泥沙河流，據數十年水文資料統計，黃河年平均來水量468億立方米，多年平均來沙量16.5億噸，平均含沙量34.7 kg/m3。因此，在引黃灌溉的同時，也引入灌區大量泥沙。目前，引黃泥沙處理利用的方向，主要著眼于處理與利用相結合。

1 原材料選擇試驗

1.1 引黃灌區泥沙

引黃灌區泥沙是配制淤沙預制塊的主要原料，一般約占淤沙預制塊混合料的80%以上。其中，淤沙顆粒級配組成的影響最為重要。本研究主要采用新三義寨引黃灌區干渠泥沙。

1.2 水泥

本試驗選擇使用鄭州七里港水泥廠生產的425#普通硅酸鹽水泥，經測定物理力學性能符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準[1]要求。

1.3 粉煤灰

粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。為使粉煤灰能夠在混合料中充分分散，攪拌均勻，充分起到填充微小孔隙及粘結沙粒作用，應選用優質干排灰。本次選用的鄭州火電廠干排灰屬于低鈣粉煤灰。各項指標經測定均符合國家I級灰標準（GB/T1596-2005）[2]。檢測結果見表1、表2。

1.4 外加劑

混凝土外加劑是指為改善和調節混凝土的性能而摻加的物質。本次試驗研究中，部分淤沙拌合料中添加了少量外加劑。目的是增加淤沙水泥土預制塊的強度和耐久能力。

1.5 拌和及養護用水

鄭州市自來水公司自來水。

2 淤沙預制塊配合比設計

2.1 成型壓力選擇

影響淤沙預制塊力學性能的主要因素有：砂土級配，含水率，壓實功，水泥摻量，外加劑。

其中，壓實功能工藝包括成型壓力、壓制延續時間及加壓方式。經多次試驗，認為成型壓力達到198 kg/cm2時節省原材料。選用開封市新宇預應力設備有限公司生產的GYJ—500型擠壓機進行試驗研究。

2.2 配合比設計

根據和易滿足要求的基準配合比和水灰比，配制一組混凝土試件；并保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，再配制二組混凝土試件，用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。制作混凝土強度試件時，應同時檢驗混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度，并以此結果代表相應配合比的混凝土拌合物的性能。三組試件經標準養護28天，測定抗壓強度，以三組試件的強度和相應水灰比作圖，確定與配制強度相對應的水灰比，并重新計算水泥和砂料用量。當對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性指標有要求時，則制作相應試件進行檢驗。強度和耐久性均合格的水灰比對應的配合比，稱為混凝土試驗室配合比。計作C、W、S、G。

采用正交設計試驗方法[3]在室內進行了配比試驗。為了改善淤沙級配，提高預制塊的力學性能，選擇粉煤灰為摻合料，選擇了四種粉煤灰摻量、四種水泥摻量、四種加水量及兩種外加劑摻量。成型后的預制件運至標準養護間灑水并養護兩天。淤沙預制件配比設計影響因素見表3。

注：（1）表中加水量為水占混合料重量的百分比。

（2）表中外加劑摻量是指外加劑量占水泥重量的百分比。

按照常規交叉試驗方法，進行以上四種因素四種水平的試驗，需要制備128組試樣。采用正交設計法可將試驗總組數降低為16組，既可以大大降低試驗工作量，又可以提高效率并獲得較系統的試驗資料，獲得較為完整的試驗參數成果。

3 淤沙預制塊性能成果分析

成型板塊規格根據不同建筑物需要設置不同的模具。本次試驗選用38 cm×38 cm

規格的模具。壓制成型后，脫模立放，灑水養護兩天后運往標準養護室養護。到既定齡期時，按照《水泥土配合比設計規程》（DBJ13-101-2008）[4]進行測試。淤沙預制塊的強度在4～11 Mpa范圍內變化，選擇余地大。

4 結語

經以新三義寨引黃灌區為試點試驗，在對該地泥沙組成特點進行分析的基礎之上，進行淤沙預制塊系統試驗研究，初步找到了改善淤沙預制塊性能的幾項主要措施：選擇適當的摻合料（粉煤灰）改良泥沙級配，并選擇最優含水量，采取加大壓實度及摻加外加劑的方法。找到了適合不同需要的經濟、合理配比性能，提高淤沙預制塊的抗壓強度。試驗證明，淤沙預制塊的抗壓強度由淤沙的顆粒組成、水泥摻量和材料的干密度三大因素所控制，而干密度又與水泥摻量、淤沙顆粒組成、壓實功能、粉煤灰摻量等有關。試驗結果：干濕循環20次重量無損失。成本低于同標號混凝土預制塊30%左右。在引黃灌區建立工廠化生產，推廣應用前景良好，既可以達到變廢為寶的目的，又可以降低工程造價，節約工程投資。

參考文獻

[1] GB175-2007，通用硅酸鹽水泥[S].

[2] GB/T1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3] 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2005：41-52.

[4] DBJ13-101-2008，水泥土配合比設計規程[S].endprint