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(huán)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(qū)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(qū)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(fā)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(qū)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?；炷辽奥蕿?4%，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(fā)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。