以抗壓強度為目標值的沙漠砂替代率的研究

呂志栓

(喀什大學 土木工程學院， 新疆 喀什 844006)

0 引言

近三四十年來，我國經濟高速發展，這使得基礎設施建設迎來了一個快速繁榮的發展期，因而出現了建筑材料短缺的情況。河砂通常是基礎設施建設中最常用的細骨料，細骨料是基礎設施建設中用量較大的一種資源。在利益面前，亂采亂挖的現象不止，并造成嚴重的生態問題。而其它可替代的砂源，像再生混凝土細骨料和海砂，缺點很明顯，大范圍的使用有很多問題，因而尋找其它可替代的砂源勢在必行[1]。沙漠在我國分布廣泛，尤其是西北地區的新疆等地，沙漠砂資源更是豐富，沙漠砂在這些地區若能被使用起來，可以就地取材降低運輸成本。Benchaa Benabed[2,3]等將不同種類的砂子進行混摻，研究了混摻的種類和比例對自密實砂漿性能的影響。Salim Guettala[4]等對不同摻率下的沙漠砂水泥砂漿的力學性能進行了研究。楊維武[5,6]等人研究了在不同沙漠砂摻率下，對混凝土的力學性能及耐久性能的影響。馬蕾[7]在沙漠砂砂漿中加入摻合料和外加劑，配出了性能良好的砂漿。陳俊杰，李志強[8,9]通過不同的五種因素進行了正交試驗，配制出了 C30和 C40混凝土。伊力亞爾[10]根據制作出的沙漠砂混凝土，進行了兩種材料的梁的受彎破壞試驗。

由上可知，沙漠砂在單獨使用時，表現出來的性質不佳，而新疆本地的砂子多為較粗的機制砂，本文考慮將不同摻率的沙漠砂加入普通機制砂中，降低砂子的細度模數和改善粗砂顆粒級配，研究隨著沙漠砂摻量的不同，對砂漿立方體抗壓強度的影響。

1 原材料

(1) 沙漠砂為新疆沙漠砂，普通砂為機制粗砂；

(2) 水泥：天山水泥廠生產的32.5R復合硅酸鹽水泥；

(3) 水：生活飲用水。

2 混合砂細度模數和級配研究

沙漠砂替代率的配合比基于M5和M10級普通砂砂漿，沙漠砂替代率及混摻后的砂子累計篩余百分率和細度模數，如表1。

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由表1可知，沙漠砂為特細砂，普通砂為粗砂，混合砂隨著替代率的增加，砂子越來越細，從細度模數的遞減可以看出，在 50%的替代率，混合砂已經變成了細砂。從篩余百分率看，在 10%的摻率，0.6mm處不符合要求，此時砂子接近較粗的Ⅰ區；在20%的摻率，2.36mm和0.30mm處不符合要求，此時較接近Ⅱ區；在30%的摻率，0.15mm處不符合要求，相差不大，較接近Ⅱ區；在40%和50%的摻率，0.30mm和0.15mm處不符合要求，較接近Ⅲ區。綜合考慮，30%的沙漠砂摻率時，是制作砂漿和混凝土較為理想的選擇。

3 不同摻率下砂漿立方體抗壓強度的研究

本試驗并未對沙漠砂進行篩選和處理。首先制作砂漿立方體試塊，分別測試砂漿試塊7d和28d抗壓強度，試驗過程如圖1所示，試件設計如表2，抗壓強度結果分別如表3和表4所示。

圖1 沙漠砂替代空過程

表2 沙漠砂替代率設計表

表3 基于M5立方體抗壓強度

表4 基于M10級立方體抗壓強度

由圖2和圖3可知，隨替代率的增加，抗壓強度表現出先增加后減小的趨勢。當摻率不超過30%時，抗壓強度表現出增強的趨勢；在摻率超過30%時，抗壓強度表現出降低的特征，而且下降的速度較快，因此，沙漠砂的最佳摻率為 30%，沙漠砂摻率為30%時，混合砂為中砂，相比其它組合，級配較為合理。

3 結語

通過對不同摻率沙漠砂的級配、細度模數和軸心抗壓強度的研究，可以得出以下結論：

(1) 沙漠砂單獨使用時，表現出來的性質不佳，可以通過與普通砂混摻改變單一砂子配制出的砂漿和易性差的問題。

(2) 從級配方面來考慮，制作砂漿時，較理想的沙漠砂摻率為30%。

(3) 隨著沙漠砂替代率的增加，砂漿立方體抗壓強度呈現出先增加后減小的趨勢，在替代率為30%時，抗壓強度達到最大值。

圖2 基于M5級抗壓強度

圖3 基于M10級抗壓強度