以抗壓強(qiáng)度為目標(biāo)值的沙漠砂替代率的研究

呂志栓

(喀什大學(xué) 土木工程學(xué)院， 新疆 喀什 844006)

0 引言

近三四十年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，這使得基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迎來了一個(gè)快速繁榮的發(fā)展期，因而出現(xiàn)了建筑材料短缺的情況。河砂通常是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最常用的細(xì)骨料，細(xì)骨料是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中用量較大的一種資源。在利益面前，亂采亂挖的現(xiàn)象不止，并造成嚴(yán)重的生態(tài)問題。而其它可替代的砂源，像再生混凝土細(xì)骨料和海砂，缺點(diǎn)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(qū)的新疆等地，沙漠砂資源更是豐富，沙漠砂在這些地區(qū)若能被使用起來，可以就地取材降低運(yùn)輸成本。Benchaa Benabed[2,3]等將不同種類的砂子進(jìn)行混摻，研究了混摻的種類和比例對自密實(shí)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(xué)性能進(jìn)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(xué)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(qiáng)[8,9]通過不同的五種因素進(jìn)行了正交試驗(yàn)，配制出了 C30和 C40混凝土。伊力亞爾[10]根據(jù)制作出的沙漠砂混凝土，進(jìn)行了兩種材料的梁的受彎破壞試驗(yàn)。

由上可知，沙漠砂在單獨(dú)使用時(shí)，表現(xiàn)出來的性質(zhì)不佳，而新疆本地的砂子多為較粗的機(jī)制砂，本文考慮將不同摻率的沙漠砂加入普通機(jī)制砂中，降低砂子的細(xì)度模數(shù)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(qiáng)度的影響。

1 原材料

(1) 沙漠砂為新疆沙漠砂，普通砂為機(jī)制粗砂；

(2) 水泥：天山水泥廠生產(chǎn)的32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥；

(3) 水：生活飲用水。

2 混合砂細(xì)度模數(shù)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(jì)篩余百分率和細(xì)度模數(shù)，如表1。

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由表1可知，沙漠砂為特細(xì)砂，普通砂為粗砂，混合砂隨著替代率的增加，砂子越來越細(xì)，從細(xì)度模數(shù)的遞減可以看出，在 50%的替代率，混合砂已經(jīng)變成了細(xì)砂。從篩余百分率看，在 10%的摻率，0.6mm處不符合要求，此時(shí)砂子接近較粗的Ⅰ區(qū)；在20%的摻率，2.36mm和0.30mm處不符合要求，此時(shí)較接近Ⅱ區(qū)；在30%的摻率，0.15mm處不符合要求，相差不大，較接近Ⅱ區(qū)；在40%和50%的摻率，0.30mm和0.15mm處不符合要求，較接近Ⅲ區(qū)。綜合考慮，30%的沙漠砂摻率時(shí)，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(qiáng)度的研究

本試驗(yàn)并未對沙漠砂進(jìn)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(qiáng)度，試驗(yàn)過程如圖1所示，試件設(shè)計(jì)如表2，抗壓強(qiáng)度結(jié)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(shè)計(jì)表

表3 基于M5立方體抗壓強(qiáng)度

表4 基于M10級立方體抗壓強(qiáng)度

由圖2和圖3可知，隨替代率的增加，抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。當(dāng)摻率不超過30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢；在摻率超過30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)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(shí)，混合砂為中砂，相比其它組合，級配較為合理。

3 結(jié)語

通過對不同摻率沙漠砂的級配、細(xì)度模數(shù)和軸心抗壓強(qiáng)度的研究，可以得出以下結(jié)論：

(1) 沙漠砂單獨(dú)使用時(shí)，表現(xiàn)出來的性質(zhì)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(shí)，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(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，在替代率為30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。

圖2 基于M5級抗壓強(qiáng)度

圖3 基于M10級抗壓強(qiáng)度