特細(xì)砂混凝土的研究現(xiàn)狀及研究展望

汪彭生，邵欣，章環(huán)境

（1.雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，成都610051；2.成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂(lè)山 614000）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑用砂的大量使用，導(dǎo)致混凝土用砂資源短缺?；炷劣蒙爸写稚白顬楹线m，特細(xì)砂在混凝土當(dāng)中使用極有可能引起混凝土產(chǎn)生過(guò)寬的裂縫或者導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。但隨著中粗砂資源日益減少，人們也開(kāi)始研究特細(xì)砂的使用，特細(xì)砂在混凝土中應(yīng)用已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了，人們對(duì)于特細(xì)砂的有關(guān)特性也有了一定的了解，本文主要總結(jié)了特細(xì)砂混凝土的研究現(xiàn)狀，并對(duì)其發(fā)展情況作出幾點(diǎn)展望。

2 特細(xì)砂混凝土研究現(xiàn)狀

2.1 特細(xì)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)研究

在重慶某公路施工中，李莉[1]在特細(xì)砂水泥路面混凝土配合比設(shè)計(jì)中采用正交試驗(yàn)的方法，得到了施工應(yīng)用良好的配合比。戴愛(ài)榮[2]將機(jī)制砂和特細(xì)砂的特性進(jìn)行對(duì)比，在特細(xì)砂中摻入了一定比例的機(jī)制砂，得到了級(jí)配良好的砂子，配制出了性能良好的混凝土。

2.2 外加劑和摻合料在特細(xì)砂混凝土中的使用研究

特細(xì)砂混凝土雖然很難配制出高強(qiáng)度的混凝土，但是人們發(fā)現(xiàn)如果摻入一些摻合料和外加劑的話(huà)，特細(xì)砂混凝土的強(qiáng)度就可以提高，甚至可以配制高強(qiáng)混凝土。龔尚龍[3]將硅粉加入特細(xì)砂混凝土中，配制出了強(qiáng)度等級(jí)為C80的高強(qiáng)混凝土，與此同時(shí)也提高了混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。王衛(wèi)紅[4]采用雙摻技術(shù)改善了特細(xì)砂混凝土的和易性，并配制出強(qiáng)度等級(jí)為C50的高強(qiáng)特細(xì)砂混凝土。

2.3 碾壓混凝土應(yīng)用特細(xì)砂的研究

工程中特細(xì)砂還廣泛地應(yīng)用于碾壓混凝土，在馬回水電站攔河壩工程中，張玉寶[5]使用兩種細(xì)度模數(shù)的特細(xì)砂，并且加入了適量的粉煤灰，經(jīng)過(guò)了多次的研究試驗(yàn)，最終得到了在適用于碾壓混凝土的特細(xì)砂混凝土的配合比。具有一定的工程實(shí)踐意義。

2.4 鐵路工程中特細(xì)砂混凝土的應(yīng)用

鐵路工程中會(huì)使用大量的混凝土，良好的中砂的來(lái)源比較匱乏，運(yùn)輸距離也較遠(yuǎn)，李饗民[6]反復(fù)對(duì)特細(xì)砂混凝土做配合比試驗(yàn)，采用對(duì)比試驗(yàn)，加入不同摻量的減水劑和不加減水劑的混凝土，進(jìn)行對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)摻入了一定量的減水劑后，混凝土的強(qiáng)度、耐久性等都有一定的提高，并且成功應(yīng)用于鐵路混凝土的施工中。

2.5 特細(xì)砂混凝土在水下的應(yīng)用

瀘州長(zhǎng)江大橋主橋基礎(chǔ)是屬于大體積的水下混凝土，賈國(guó)盛等[7]充分利用了當(dāng)?shù)氐奶丶?xì)砂資源，配制了大流動(dòng)性的混凝土，并且在水下大體積混凝土得到了應(yīng)用。

2.6 “三低一高”設(shè)計(jì)原則在工程中的應(yīng)用

特細(xì)砂混凝土在施工中極易出現(xiàn)裂縫，高鳳山水利樞紐工程采用的“三低一高一摻”的設(shè)計(jì)方法，成功地解決了特細(xì)砂混凝土容易產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題[8]。李光偉[9]結(jié)合現(xiàn)有的嘉陵江流域航電工程，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)得出采用“三低一高一摻”的設(shè)計(jì)方法在特細(xì)砂混凝土中是可行的。

2.7 纖維材料在特細(xì)砂混凝土中的應(yīng)用

纖維材料加入混凝土之后會(huì)提高混凝土的抗裂和抗凍等特性，在特細(xì)砂混凝土中也有應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)在特細(xì)砂摻入纖維合適的量是在大于0.08且小于0.12，否則會(huì)降低其脆性[10]。胡文忠[11]研究發(fā)現(xiàn)在特細(xì)砂混凝土中摻入聚丙烯纖維會(huì)使特細(xì)砂混凝土的流動(dòng)性減小，特細(xì)砂混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度也會(huì)有12%～23%的提高。

2.8 沙漠特細(xì)砂的應(yīng)用

大量的細(xì)度模數(shù)在0.85～1.30的特細(xì)砂存在于我國(guó)的陜北沙漠中，楊紅霞[12]發(fā)現(xiàn)砂率對(duì)沙漠特細(xì)砂混凝土的影響很大，建議配制沙漠特細(xì)砂混凝土按照三低一超的原則，加入減水劑。張峰[13]運(yùn)用騰格里沙漠特細(xì)砂配制出強(qiáng)度等級(jí)高于C60的特細(xì)砂混凝土，并且建議特細(xì)砂中所用砂率常用范圍為22%～33%。張財(cái)[14]通過(guò)對(duì)撒哈拉沙漠特細(xì)砂的研究，建議沙漠特細(xì)砂混凝土應(yīng)該降低用水量和砂率，并提出應(yīng)在實(shí)際施工中適當(dāng)增加攪拌時(shí)間。

3 特細(xì)砂混凝土研究展望

3.1 對(duì)某個(gè)區(qū)域或流域內(nèi)的特細(xì)砂進(jìn)行系統(tǒng)的研究

每個(gè)地區(qū)或者每個(gè)流域形成的特細(xì)砂的特性差異甚微，有一定的區(qū)域性，所以針對(duì)一個(gè)區(qū)域的特細(xì)砂做系統(tǒng)的研究是有一定的工程意義的，也便于今后人們對(duì)特細(xì)砂的應(yīng)用，便于整個(gè)地區(qū)的工程技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)上的發(fā)展。

3.2 采用圖像識(shí)別技術(shù)研究特細(xì)砂混凝土

圖像識(shí)別技術(shù)其實(shí)是一種計(jì)算機(jī)程序，不僅可以觀察混凝土微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物，而且還可以進(jìn)行定量分析，進(jìn)而可以用來(lái)分析其對(duì)混凝土宏觀所表現(xiàn)出的力學(xué)性能、抗?jié)B透性、抗碳化性以及耐久性能等方面的性能的影響[15]。

3.3 針對(duì)特細(xì)砂的形態(tài)效應(yīng)進(jìn)行研究

特細(xì)砂通常存在于沙漠地帶或者是河流的中下游地帶，從微觀上觀察特細(xì)砂，表面多數(shù)是圓形，比較光滑，并且特細(xì)砂比表面積大，與水泥石的接觸面積就更大，那么研究特細(xì)砂的形態(tài)效應(yīng)對(duì)混凝土宏觀特性的影響就非常有必要。張穎[16]對(duì)遼河的特細(xì)砂形態(tài)特征進(jìn)行了分形研究，采用了加密篩分試驗(yàn)并結(jié)合分形理論得出特細(xì)砂樣本質(zhì)量表征分維值DM，發(fā)現(xiàn)特細(xì)砂的粒徑分布具有明顯的分形特點(diǎn)。

3.4 針對(duì)特細(xì)砂混凝土的界面性能做研究

特細(xì)砂顆粒小，與普通砂子比較，比表面積大，從特細(xì)砂混凝土與普通混凝土的微觀上進(jìn)行比較，兩者的區(qū)別主要在于特細(xì)砂與水泥石的接觸面積更大，即所謂二級(jí)界面的體積大，所以混凝土在受力狀態(tài)下，其薄弱區(qū)域也相對(duì)比較大，現(xiàn)階段針對(duì)混凝土界面的研究已經(jīng)取得一定的研究成果，單針對(duì)特細(xì)砂混凝土的二級(jí)界面做系統(tǒng)的研究是非常少的，可以分析特細(xì)砂混凝土漿與普通砂混凝土的微觀層次上的區(qū)別，進(jìn)而可以從微觀角度分析特細(xì)砂混凝土的界面特征，最終可以將其微觀特征與宏觀力學(xué)性能建立聯(lián)系[17]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)特細(xì)砂混凝土應(yīng)用存在的一些問(wèn)題、應(yīng)用的現(xiàn)狀、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，針對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀提出幾點(diǎn)研究展望。今后的水利、土建工程中使用特細(xì)砂會(huì)越來(lái)越廣泛，相信在特細(xì)砂在混凝土應(yīng)用中存在的問(wèn)題也將會(huì)一一得到解決的，在特細(xì)砂的應(yīng)用領(lǐng)域一定可以取得可觀的進(jìn)步和研究成果。