淺析沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響因素

劉 寧孫 帥田 科張圓圓

（1寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院； 2寧夏中測(cè)計(jì)量測(cè)試檢驗(yàn)院（有限公司）， 寧夏 銀川 750021）

淺析沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響因素

劉 寧1孫 帥1田 科2張圓圓1

（1寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院； 2寧夏中測(cè)計(jì)量測(cè)試檢驗(yàn)院（有限公司）， 寧夏 銀川 750021）

本文圍繞沙漠砂混凝土展開(kāi)了相關(guān)探究，在前人對(duì)沙漠砂混凝土性能研究的基礎(chǔ)上，從沙漠砂替代率和粉煤灰摻量?jī)蓚€(gè)影響因素入手分析、歸納、總結(jié)其對(duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響，介紹了沙漠砂混凝土的研究現(xiàn)狀，并對(duì)需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題進(jìn)行了展望。

沙漠砂混凝土；力學(xué)性能；沙漠砂替代率；粉煤灰摻量

0 引言

混凝土作為目前工業(yè)與民用建筑中最常用的建筑材料之一。隨著我國(guó)改革開(kāi)放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)全面深入，我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程不斷加快，為了滿(mǎn)足人們生產(chǎn)生活需求，各類(lèi)建筑工程如工業(yè)廠(chǎng)房、民用建筑、商業(yè)中心等如雨后春筍般拔地而起。使我國(guó)混凝土需求量越來(lái)越大，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)混凝土用量已接近世界的60%。

砂是混凝土最重要原材料之一，隨著混凝土需求量增多，砂消耗量巨大。我國(guó)擁有豐富的特細(xì)砂資源，而且在內(nèi)蒙、陜西、寧夏等地區(qū)的儲(chǔ)量還很大，研發(fā)、使用沙漠砂混凝土對(duì)于發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢(shì)、發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。而且，沙漠砂混凝土及高強(qiáng)沙漠砂混凝土工程性能研究已有所成就，且已用于個(gè)別工程。

近些年，鑒于沙漠砂混凝土應(yīng)用的廣闊前景，國(guó)內(nèi)外許多有關(guān)研究者都對(duì)沙漠砂混凝土抱有極大的熱情并一直在做相關(guān)研究[1-3]，在沙漠砂混凝土性能影響因素及改善方面成果頗多；而在力學(xué)性能指標(biāo)方面，也主要集中在抗壓強(qiáng)度和動(dòng)彈模量。本文為了更好的簡(jiǎn)述沙漠砂混凝土力學(xué)性能，筆者在整理國(guó)內(nèi)外有關(guān)沙漠砂混凝土的研究成果的基礎(chǔ)上，分析、總結(jié)了沙漠砂替代率和粉煤灰摻量?jī)梢蛩貙?duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律，希望為沙漠砂混凝土在今后的工程應(yīng)用中提供指導(dǎo)和借鑒。

1 沙漠砂對(duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律

由于沙漠砂屬于超細(xì)砂，目前我國(guó)尚無(wú)其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，所以在沙漠地區(qū)作為工程用砂來(lái)使用它亦就缺乏國(guó)家法定依據(jù)。張國(guó)學(xué)通過(guò)對(duì)騰格里沙漠砂和毛烏素沙地砂的化學(xué)組成及物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定后，進(jìn)行了用沙漠砂配置砂漿和混凝土的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在抹面砂漿和一般土木工程中的混凝土制配過(guò)程中可將騰格里沙漠砂和毛烏素沙地砂作細(xì)骨料使用。

在沙漠砂替代率對(duì)沙漠砂普通混凝土力學(xué)性能的影響方面，劉海峰等[4]在其之前做的正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了沙漠砂替代率為變量的單一素試驗(yàn)，進(jìn)一步研究了漠砂替代率對(duì)混凝土28d抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律。試驗(yàn)研究表明: 沙漠砂混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度隨著沙漠砂替代率增加先增大后減小，沙漠砂混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度均在沙漠砂替代率為20%時(shí)達(dá)到最大值。

在沙漠砂替代率對(duì)沙漠砂高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的影響方面，楊維武［5］在其之前做的正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了沙漠砂替代率為單一變量的試驗(yàn)，進(jìn)一步研究了不同沙漠砂替代率對(duì)高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：配制高強(qiáng)混凝土使用沙漠砂代替中砂是可行的；隨沙漠砂替代率增加抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，抗壓強(qiáng)度在沙漠砂替代率為20%時(shí)達(dá)到最大值。

2 粉煤灰對(duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律

粉煤灰作為混凝土摻合料，一則可以減少水泥用量，二則其能夠均勻分散到水泥漿體中填充混凝土孔隙、提高混凝土密實(shí)度。大量研究表明：粉煤灰對(duì)提高混凝土的后期強(qiáng)度有利，還能起到減水和改善混凝土和易性的作用［6-7］，合理利用粉煤灰可以發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)沙漠砂混凝土工作性較差。鑒于此，陳美美［8］通過(guò)正交試驗(yàn)，研究了沙漠砂替代率、粉煤灰摻量、水膠比和砂率對(duì)沙漠砂混凝土抗壓強(qiáng)度和工作性的影響。綜合考慮抗壓強(qiáng)度和坍落度，確定最優(yōu)配合比為：水膠比 0.40、砂率 32%、沙漠砂取代率 25%、粉煤灰摻量 15%。指出：細(xì)骨料使用騰格里沙漠砂并摻粉煤灰能夠配制出抗壓強(qiáng)度和工作性都滿(mǎn)足要求的混凝土。

3 結(jié)論及展望

從國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)及研究現(xiàn)狀可知，目前對(duì)沙漠砂混凝土的研究主要集中在：高溫、水膠比、砂率、沙漠砂替代率、粉煤灰摻量等因素對(duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能的影響，考慮到沙漠砂混凝土的實(shí)際工程應(yīng)用，其仍有很多有價(jià)值的方面值得去深入研究：

（1）實(shí)際工程中混凝土不僅要承受正常的設(shè)計(jì)荷載，還要應(yīng)對(duì)自身所處環(huán)境因素的影響，對(duì)于沙漠砂混凝土的抗?jié)B性、抗碳化性能及抗抗凍性有待進(jìn)一步展開(kāi)全面研究；

（2）目前僅對(duì)沙漠砂混凝土準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了許多研究，但對(duì)其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面研究尚未見(jiàn)諸報(bào)端，急待去研究。

［1］張國(guó)學(xué),宋建夏,楊維武,楊建森,賈軍,張曉天,崔自治. 沙漠砂對(duì)水泥砂漿和混凝土性能的影響［J］. 寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2003,24 (1) ：63-65.

［2］馮娜. 鋼纖維、橡膠粉、粉煤灰對(duì)沙漠砂混凝土收縮影響研究［J］. 四川水泥,2015,（7）：67-79.

［3］ 金寶宏,王勇升. 鋼纖維、橡膠粉對(duì)沙漠砂混凝土力學(xué)性能及耐久性的試驗(yàn)研究 ［D］.銀川：寧夏大學(xué),2013.

［4］劉海峰,馬菊榮,付 杰,楊維武. 沙漠砂混凝土力學(xué)性能研究［J］. 混凝土,2015, （9）：80-86.

［5］楊維武, 陳云龍,馬菊榮,劉海峰,宋建夏,楊 登. 沙漠砂替代率對(duì)高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度影響研究［J］. 科學(xué)技術(shù)與工程,2014, 14（19）：289-292.

［6］李清富,孫振華,張海洋. 粉煤灰和硅粉對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究［J］.混凝土,2011,（5）：77-79.

［7］姬永生,劉世偉,袁迎曙,等. 粉煤灰在水泥和混凝土中應(yīng)用對(duì)改善混凝土性能的對(duì)比試驗(yàn)研究［J］. 四川建筑科學(xué)研究,2006, 32（5）：171-174.

［8］陳美美,宋建夏,趙文博,趙 偉,馬愛(ài)明,靳 甲. 摻粉煤灰、騰格里沙漠砂混凝土力學(xué)性能的研究 ［J］. 寧夏工程技術(shù),2011, 10（1）：61-63.

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