風積沙水泥混凝土技術性質探究

（河北省承德市地方道路管理處，河北 承德 067000）

長期以來，混凝土用砂主要使用天然砂或機制砂，但是天然砂資源短缺，生產機制砂則需要開山采石，會破壞環境。由于風積沙比建筑中使用的天然砂更細，并且不符合細集料級配要求，現在國家仍然沒有風積沙用于混凝土的標準。在沙漠地區有大量風積沙，如果風積沙能夠用于混凝土，必將為天然砂資源匱乏的沙漠地區混凝土生產提供經濟便利的材料保障。本文測試了風積沙可行性，發現風積沙可作為一種替代材料，用作混凝土中的細集料。

一、材料和試驗

對混凝土用粗集料篩分結果與合成級配如表1所示，5mm～10mm碎石占35%、10mm～20mm碎石占45%、16mm～31.5mm碎石占20%；細集料采用機制砂和風積沙，細集料的級配如表2所示；測試來自河北省承德市圍場滿族蒙古族自治縣壩上地區的風積沙，測試內容包括：篩分、相對密度、細度模數，其物理性質測試結果如表3所示。混凝土砂率為34%，水灰比為0.45。在混凝土中，添加10%～100%的風積沙代替機制砂，并測試其坍落度;抗壓強度fcu;小梁抗彎拉強度；150mm×300mm圓柱體彈性模量。

二、結果和討論

（一）風積沙對混凝土工作性的影響

新拌混凝土坍落度隨風積沙含量的變化如表4所示。數據表明，在風積沙含量少時，隨著風積沙含量的增加，風積沙混凝土坍落度增加。在其他方面不變的情況下，坍落度的增加是因為風積沙粒是球形形狀的滾珠效應，球體移動比棱角的顆粒更容易。然而，在風積沙含量大于30%后，坍落度隨著風積沙含量增加而下降，這是因為風積沙較細，顆粒比表面積大，裹覆集料所用的水泥漿較多。因此，在坍落度試驗中，最佳風積沙含量應不高于30%。當所有細集料用風積沙（100%代替率）時，混合料坍落度銳減，混凝土的坍落度非常低。

表1 粗集料篩分結果

表2 細集料篩分結果

表3 風積沙物理性質

表4 混凝土坍落度隨風積沙率的變化

（二）風積沙對混凝土強度的影響

在風積沙含量很小時，混凝土強度隨風積沙含量的增加而增加，少量的風積沙填充粗細集料之間的空隙，使得混凝土更密實；而后隨著風積沙含量增加而降低，強度的減少是由于細集料表面面積的增加，需要更多的水泥漿裹覆集料表面。風積沙含量對抗壓強度的影響如表5所示，可以看出，風積沙摻量對混凝土強度影響并不大。

（三）風積沙對混凝土彈性模量的影響

混凝土彈性模量和混凝土立方體抗壓強度之間的關系如圖1所示，混凝土彈性模量隨著抗壓強度的增加而增加；隨著風積沙摻量增加彈性模量下降，這是由于混凝土強度在下降，但在風積沙摻量30%以內下降不明顯，超過30%時，下降明顯。

表5 混凝土試驗結果

圖1 混凝土彈性模量隨混凝土立方體抗壓強度的變化

三、結語

本文通過研究風積沙在混凝土中的作用，發現通過適當的設計，風積沙可以應用于混凝土中。在其他條件相同的情況下，用風積沙代替機制砂可以一定程度提高混凝土工作性（風積沙摻量超過30%則工作性降低）。一般來說，混凝土的抗壓強度和抗彎拉強度，以及混凝土彈性模量隨著風積沙含量的增加而降低，但在風積沙摻量30%以內降低幅度不大，風積沙摻量超過30%時，降低明顯。