特细砂在混凝土工程中的应用研究

摘要 我国某些地区只产特细砂，缺乏中粗砂，因地制宜合理利用特细砂配制混凝土，具有重要的现实意义。通过特细砂混凝土应用研究在四川普光地区的分析、应用效果给特细砂资源丰富地区特细砂在混凝土工程中的应用提供了工程经验。

关键词 四川普光特细砂混凝土应用

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

前言

四川普光地区特细砂分布极广,资源十分丰富,长期未能得到充分应用，其主要原因是特细砂混凝土水泥用量大,需水量大,混凝土的强度低而收缩徐变大。临近地区也缺乏中、粗砂，而以往我单位在混凝土工程中一直按要求沿用中、粗砂，特细砂没有在混凝土工程中使用的先例，如果在普光地区使用中、粗砂就要到陕西省的安康去采购。由于交通不便距离远，一方面难以满足工程需要，影响工程进度，一方面又增大了成本。鉴于满足生产需要和降低成本的形势要求，我们开展了特细砂在混凝土工程中的应用研究。

1特细砂物理化学性能分析

1.1物理性能

细度模数0.7～1.3，松散密度1160～1500kg/m3，颗粒形状，多角形及砾石形，表面较光滑。

物理性能表

按DB51/5002-92对特细砂的规定：C20～30混凝土细度模数不小于0.7，含泥量不大于5%。由表可知，普光地区特细砂的工程性能满足规范要求。

2特细砂普通混凝土物理力学性能试验分析

在已进行的多组特细砂混凝土配合比试验中，我们选取具有代表性的C30特细砂混凝土，针对其抗压强度和其它力学性能进行试验，有关数据及结论如下：

2.1抗压强度(R )

特细砂混凝土抗压强度

2.2劈拉强度(RP′)

混凝土是弹粘塑性材料，其抗拉强度一般较低，同时拉压比率随混凝土的抗压强度增高而减小，其抗劈拉强度与抗压强度现有关系式：

Rp ′=0.32R0.765

从表可看出，特细砂混凝土劈拉强度随抗压强度增长而增长，其拉压比随抗压强度的增加而减小，但减小的程度并不高。劈拉强度均大大高于按上述三式计算出的劈拉强度值。

2.3弯曲强度(RW )

一般混凝土的弯曲强度为抗压强度的10%～20%，高强混凝土接近下限值。从表可看出C30组混凝土弯压比在15. 7%～18.0%之间，均符合要求。

2.4轴心抗压强度(Ra )

混凝土的轴心抗压强度一般均低于立方体抗压强度，其二者之比( Ra / R) 在70%～80%范围变动。从表中可看出特细砂高强混凝土的Ra/R 比值均大于80%。

同时，我们在进行混凝土静弹性模量测定时，观察到，经弹性模量测试后的试件的轴心抗压强度有明显的提高。

2.5静弹性模量(Ec)

混凝土的弹性模量高，表示混凝土的刚度大。弹性模量一般随混凝土的抗压强度的增高而增高。表中所列特细砂高强混凝土的静强性模量均符合要求。

3特细砂混凝土影响因素分析

按照BJG19-65《特细砂混凝土配制及应用规程》的规定，凡细度模数在1.5以下、平均粒径在0.25mm以下的砂称为特细砂，用它配制的混凝土称为特细砂混凝土，属于特种混凝土范畴。通过对特细砂混凝土中砂率、砂细度模数、坍落度及用水量、抗渗性能及含泥量等因素分析，来确定特细砂混凝土更合理的配制方法。

3.1砂率对强度的影响

根据DB51/5002-92对特细砂混凝土的应用技术规程，特细砂混凝土砂率是影响混凝土性能的最主要因素。特细砂混凝土的强度对砂率的敏感度比较大，所以在特细砂混凝土配合比设计中，须特别注重最佳砂率的选择。

3.2特细砂细度模数对强度的影响

理论分析：当砂的细度模数减少，而用砂量保持不变，砂石总表面积必然增大，原来的水泥浆便不足以填充集料空隙和包裹颗粒表面，最终导致混凝土强度严重降低。

3.3特细砂混凝土坍落度与用水量的关系

特细砂混凝土宜配制成低流动性混凝土，混凝土拌合物坍落度宜控制在30mm以内。如果增加混凝土拌和物坍落度，就需要增加用水量，相应的，水泥用量也会增加，这对特细砂是十分不利的，因为同配比条件下，特细砂混凝土的收缩值较中、粗砂混凝土同龄期的收缩值大。因此，特细砂混凝土须采用低坍落度施工减小水泥用量。

3.4特细砂混凝土的抗渗性能

特细砂混凝土和易性好，振捣时流动性好，其抗渗性一般优于中粗砂混凝土。随着砂细度模数的减少，混凝土抗渗等级有所增加。

3.5特细砂中含泥量对混凝土的影响

含泥量过大会降低水泥浆对粗骨料的握裹力，从而降低混凝土强度；含泥量过大对混凝土的耐久性有很大的影响，抗冻性降低比较明显；含泥量过大降低混凝土骨料界面的粘结强度，降低混凝土的抗拉强度，对控制混凝土的裂缝不利；含泥量过大会导致水泥与碎石间内摩擦力减小，内应力增加，产生滑动最终开裂，降低强度，另外泥过大还可能对钢筋产生腐蚀作用，降低钢筋强度。

4特细砂混凝土配合比设计

根据对特细砂混凝土物理性能的试验研究，我们认为采用低砂率、低坍落度、低水泥用量和粉煤灰的超量取代的三低一超法更符合特细砂混凝土的特性。

4.1低砂率

集料对混凝土的收缩有一定影响，对粗集料而言，主要是粗集料的粒径、含水量和含泥量三个参数，粗集料用量越多，粒径越大、含水量、含泥量越低，其对混凝土收缩的制约能力越强，所得混凝土的收缩越小。细集料细度模数越低、含泥量越大，达到一定工作性所需水泥用量和拌合水用量也越大，混凝土的收缩也越大。这是特细砂混凝土宜采用低砂率的重要原因之一。

4.2低坍落度

特细砂混凝土的坍落度并不能很好地反应其工作度，一般不超过30mm，在施工中一般采用10～20mm。当特细砂混凝土振捣时，其易液化，有良好的流动性，易振捣密实，这一特性使特细砂混凝土采用低坍落度施工成为可能。相反，若采用常规坍落度40～60mm施工，混凝土振捣后易在其表面出现一层30～40mm厚的砂浆，这对混凝土抗裂非常不利。

4.3低水泥用量

特细砂混凝土要求低水灰比，高流动度，势必增加混凝土的总细粉用量和砂率，而混凝土总细粉用量和砂率的增加会导致混凝土收缩的增加。采用低砂率、低坍落度拌制特细砂混凝土时，因此应考虑合适的水泥用量，一方面把混凝土水化减缩减到最小，一方面也是考虑混凝土水化热问题。

4.4粉煤灰超量取代

当采用低砂率、低水泥用量时，混凝土和易性会受到影响，为了改善混凝土和易性可用粉煤灰超量取代法。所谓“超量取代法”是指粉煤灰总掺入量中，一部分取代等体积的水泥，超量部分粉煤灰取代等体积的砂。在相同水胶比下，粉煤灰的掺量不超过20%时，对混凝土性能影响不大，只是混凝土的温升稍有降低；只有掺量超过25%时，粉煤灰对混凝土的性能才会有明显的改善。超量系数的选用有两个条件：采取超掺系数法后，胶材中粉煤灰的含量不宜超过50%，使混凝土达到优良和易性。

5应用实例

自我们开展了特细砂在混凝土工程中的应用研究以来，通过在普光后巴河改道抗滑桩护坡工程、普光气田净化厂厂前路桥公路工程、普光气田井场建设工程及普光气田大湾区块集输道路工程中的应用都取得了良好的成效。

6结论

特细砂混凝土应用研究在普光地区的使用效果证明了特细砂在中低强度混凝土（C20、C30等）中使用是能满足施工及技术要求的，在四川及特细砂资源丰富的地区有着极为广泛的应用前景；但对于特细砂能否在高强混凝土（C50、C60）中得到应用目前尚不能有明确的定论，还要我们在施工应用中进行进一步的研究。

参考文献

[1]《特细砂混凝土配置及应用规程》（BJG 19-65）

[2]《特细砂混凝土应用技术规程》（DB51/5002-92）