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

【摘 要】特細(xì)砂在混凝土中應(yīng)用越來越普遍，但是存在分層離析、裂縫等問題，論文針對特細(xì)砂混凝土應(yīng)用存在的問題進(jìn)行了闡述，并總結(jié)了以往工程中對特細(xì)砂混凝土的理論研究以及相關(guān)應(yīng)用情況，并對此提出幾點(diǎn)研究展望。

【Abstract】The application of super fine sand in concrete is more and more common， but there are many problems such as stratification segregation and crack. This paper summarizes the theoretical research and related application of special sand concrete in the past engineering， and puts forward several research prospects.

【關(guān)鍵詞】特細(xì)砂；混凝土；配合比；摻合料

【Keywords】super-fine sand； concrete； compatibility ratio； admixture

【中圖分類號】TU528 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）11-0115-02

1 引言

隨著我國社會經(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)有很長的歷史了，人們對于特細(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。戴愛榮[2]將機(jī)制砂和特細(xì)砂的特性進(jìn)行對比，在特細(xì)砂中摻入了一定比例的機(jī)制砂，得到了級配良好的砂子，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，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

鐵路工程中會使用大量的混凝土，良好的中砂的來源比較匱乏，運(yùn)輸距離也較遠(yuǎn)，李饗民[6]反復(fù)對特細(xì)砂混凝土做配合比試驗(yàn)，采用對比試驗(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

瀘州長江大橋主橋基礎(chǔ)是屬于大體積的水下混凝土，賈國盛等[7]充分利用了當(dāng)?shù)氐奶丶?xì)砂資源，配制了大流動性的混凝土，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)生裂縫的問題[8]。李光偉[9]結(jié)合現(xiàn)有的嘉陵江流域航電工程，通過對比試驗(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使特細(xì)砂混凝土的流動性減小，特細(xì)砂混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度也會有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)砂存在于我國的陜北沙漠中，楊紅霞[12]發(fā)現(xiàn)砂率對沙漠特細(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]通過對撒哈拉沙漠特細(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 采用圖像識別技術(shù)研究特細(xì)砂混凝土

圖像識別技術(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)而可以用來分析其對混凝土宏觀所表現(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)對混凝土宏觀特性的影響就非常有必要。張穎[16]對遼河的特細(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)域也相對比較大，現(xiàn)階段針對混凝土界面的研究已經(jīng)取得一定的研究成果，單針對特細(xì)砂混凝土的二級界面做系統(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

本文針對特細(xì)砂混凝土應(yīng)用存在的一些問題、應(yīng)用的現(xiàn)狀、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，針對其應(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)砂會越來越廣泛，相信在特細(xì)砂在混凝土應(yīng)用中存在的問題也將會一一得到解決的，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。

【參考文獻(xiàn)】

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