風(fēng)積砂混凝土試塊抗壓強(qiáng)度試驗研究

劉園

（ 青海大學(xué)，青海 西寧810016）

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對組成混凝土原材料之一的天然砂的需求量也越來越大，而以河砂為主的天然砂是不可再生資源，已不能滿足當(dāng)代建筑工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大的需要。使用風(fēng)積砂替代天然砂，配置風(fēng)積砂混凝土的探索研究，受到了一些研究者的重視[1-4]。

李海峰等[5]的試驗結(jié)果表明：沙漠砂混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢。Harthy 等[6]的試驗結(jié)果表明：混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度隨著沙丘砂替代率的增加而降低。

本文采用青海某天然風(fēng)積砂替代天然河砂，以強(qiáng)度等級為C50 的混凝土為研究對象，探究風(fēng)積砂替代率（50%）和不同齡期（7d、14d、28d）對風(fēng)積砂混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。

1 試驗

1.1 試驗材料

水泥：青海西寧生產(chǎn)的昆侖山牌P·O425 級普通硅酸鹽水泥，該水泥7d 和28d 抗壓強(qiáng)度分別為24MPa 和48MPa，水泥的體積安定性合格。粗骨料：青海省格爾木市生產(chǎn)的粒徑尺寸為5～20mm 的玄武巖碎石。細(xì)骨料：青海省西寧市永固砂廠生產(chǎn)的天然河砂。細(xì)度模數(shù)為2.8，屬天然中砂，其顆粒級配良好。風(fēng)積砂來源于海北州青海湖地區(qū)，細(xì)度模數(shù)為1.9，其顆粒級配不良。水：實驗室自來水。

1.2 配合比設(shè)計

在其他材料和用水量保持不變的情況下，風(fēng)積砂以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%取代天然砂配置混凝土試塊，具體如表1 所示。

表1 混凝土配合比設(shè)計

1.3 加載方法

混凝土立方體試塊的抗壓強(qiáng)度試驗按照《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2019）中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，以3 個試塊為一組，試塊尺寸為150mm×150mm×150mm。將混凝土試塊放置于SANS 萬能電子試驗機(jī)的上下承壓板上，對試塊采用每秒鐘0.5MPa 的速率，連續(xù)均勻地施加軸向荷載。

2 結(jié)果與分析

2.1 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果

混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的計算，按照公式(1)計算：

式中：

fcu－試塊的抗壓強(qiáng)度值（MPa）；

P－試塊的破壞荷載（N）；

A－試塊的承壓面積（mm2）。

以三個試塊測試值的算術(shù)平均值作為該組試塊的抗壓強(qiáng)度值。試驗結(jié)果如表2。

表2 C50 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度單位：MPa

2.2 試塊的受壓試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)

風(fēng)積砂混凝土試塊與普通混凝土試塊加載初期，試塊表面沒有明顯變化；隨著軸向荷載的加大，試塊邊緣開始出現(xiàn)豎向裂縫，其外表面開始出現(xiàn)少量外鼓，起皮；試塊達(dá)到破壞荷載后，試塊整體性仍然較好，混凝土試塊表面出現(xiàn)縱向裂縫，其外表面大量外鼓，起皮，混凝土試塊受壓破壞的同時，能聽到輕微的噼啪聲。

圖1 風(fēng)積砂試塊與普通混凝土試塊破壞形態(tài)對比

2.3 風(fēng)積砂替代率對混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響

分析表2 試驗數(shù)據(jù)，風(fēng)積砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)替代率為50%時，風(fēng)積砂混凝土試塊的28d 抗壓強(qiáng)度與普通混凝土試塊的28d 抗壓強(qiáng)度相比，提高幅值約為5.2%。李玉根、王堯鴻等[7-8]認(rèn)為青海某風(fēng)積砂與天然砂相比，風(fēng)積砂顆粒較小，摻入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的風(fēng)積砂，在一定程度上，改善了混凝土中細(xì)骨料的顆粒級配，從而，使風(fēng)積砂混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度，有一定程度的提高。

2.4 齡期對混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響

分析表2 給出的風(fēng)積砂混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度試驗數(shù)據(jù)，繪制出了風(fēng)積砂混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與齡期之間的關(guān)系曲線（圖2）。由圖2 可知：使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的風(fēng)積砂替代天然砂配置的混凝土試塊，和普通混凝土試塊（風(fēng)積砂替代率為0%）一樣，其抗壓強(qiáng)度都隨著齡期的增長，呈現(xiàn)出增大的趨勢。摻量為50%的風(fēng)積砂混凝土試塊與普通混凝土試塊一樣，在7d、14d 的抗壓強(qiáng)度速率增長較快。

3 結(jié)論

本試驗使用一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的風(fēng)積砂替代天然砂配置風(fēng)積砂混凝土試塊，研究風(fēng)積砂摻量及齡期對試塊抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，得出如下結(jié)論：

3.1 風(fēng)積砂替代率為50%時，風(fēng)積砂混凝土試塊28d 的抗壓強(qiáng)度大于普通混凝土試塊28d 的抗壓強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度提高幅值可達(dá)5.2%。

3.2 風(fēng)積砂混凝土試塊的7d、14d 的抗壓強(qiáng)度增長速率與普通混凝土試塊抗壓強(qiáng)度增長速率基本相同。