浅谈内蒙古沙漠特细砂在混凝土中的应用

罗辉

（翁牛特旗万里川混凝土制造有限公司，内蒙古赤峰 024500）

浅谈内蒙古沙漠特细砂在混凝土中的应用

罗辉

（翁牛特旗万里川混凝土制造有限公司，内蒙古赤峰 024500）

随着资源的枯竭，满足泵送混凝土生产所需要的天然 Ⅱ 区中砂越来越少，而且受当地地区政策的限制，部分地区对环境的保护，甚至禁止开采，这样一来导致可用天然砂寥寥无几。本文通过利用沙漠特细砂制作混凝土的研究，介绍沙漠特细砂的特性，并详细介绍了混凝土的配制方法。

特细砂；配合比；最佳比例；工作性能；强度

0 前言

翁牛特旗是内蒙古自治区赤峰市所辖旗县，位于内蒙古东南部。地处西辽河上游科尔沁沙地西端，沙漠资源丰富。当地用于混凝土施工建设的基本是该地区的特细砂，由于当地 Ⅱ 区中砂严重的缺乏，开发利用丰富的特细砂资源并用于工程实践当中，从可持续发展宏观角度看有着较为长远的经济效益。目前赤峰市翁牛特旗特细砂储存量大、质量较稳定、价格便宜，对商品混凝土具有良好的潜在经济效应。为此，实验室通过大量试验以沙漠特细砂为研究对象，经研究试验表明，通过对比试验研究特细砂、水洗砂以及特细砂与水洗砂复掺对混凝土工作性能和抗压强度的影响，重点研究不同复掺比例、砂率及砂的种类对混凝土的影响规律，分析出特细砂对混凝土强度，和易性的影响。掌握特细砂配制混凝土的关键技术，并取得了成果，已在工程中推广应用。

1 沙漠特细砂

特细砂是指细度模数在1.5以下的砂。该特细砂细度均值在 0.25mm 左右，属于特细砂，该砂的比表面积大、收缩率大，拌制同样强度混凝土时用水量和外加剂需要量要比普通中、粗砂混凝土大，但含泥量较低，适合作为细骨料小粒径范围的填充成分。随着中砂的紧缺，特细与水洗砂的复掺能有效的解决中砂的紧缺，同时也能降本增效。特细砂复掺改性是其综合应用的重要手段，本特细砂物理性能指标见表1。

表1 特细砂物理性能

2 原材的选择与物理性能指标

（1）水泥：内蒙古赤峰市喀喇沁草原水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，强度等级为 P·O42.5，其性能见表2。

表2 水泥性能指标

（2）粉煤灰：赤峰元宝山电厂 Ⅱ 级粉煤灰，其性能见表3。

表3 粉煤灰性能指标

（3）天然水洗粗砂：赤峰翁牛特山嘴子生产的粗砂，其性能见表 4。

表4 天然水洗粗砂的性能指标

（4）Ⅱ区中砂：赤峰玉黄天然河砂，其性能见表5。

表5 Ⅱ区中砂的性能指标

（5）卵石：赤峰翁牛特山嘴子生产的5～31.5mm卵石，性能见表6。

表6 卵石的性能指标

（6）外加剂：赤峰柏吉纳生产 BJN-2 聚羧酸高效减水剂，其性能见表 7。

表7 外加剂的性能指标

（7）拌合水：搅拌站地下水。

3 试验思路

以 C30 混凝土为研究对象，分析出不同复掺同比例、不同种类砂、不同砂率对混凝土工作性能的影响。

4 试验研究

试验依据 JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行 C30 混凝土配合比设计，其中混凝土设计水胶比为0.46，总胶凝材料用量370kg/m3。以20 升试验为据，拌合后试块成型在23℃；湿度56% 的环境下进行，抗压试块成型尺寸100mm×100mm×100mm，成型后一天拆模，进行标准养护28d（标养室温度(20±2)℃，湿度 95% 以上）进行强度试验，具体工作性能及抗压强度分别参考 GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。

5 试验结果及分析

5.1 特细砂与水洗砂不同比例复掺对混凝土性能的影响

试验分别采用特细砂和水洗砂复掺，特细砂的取代率分别为5%、15%、25%、35%、45%、55%，试验结果及各项性能见表 8。

由表 8 可见，当特细砂取代率分别为5%、15%、25%、35%、45%、55% 与水洗砂复掺时随着特细的掺量的增加，混凝土性能呈现先增加后减小的趋势。从混凝土工作性能来看，特细砂掺量在5%～15% 之间时，混凝土的流动性、粘聚性、包裹性差，易出现泌水和分层现象，随着特细砂掺量的提高，混凝土和易性有较大的改善，具体表现为混凝土和易性、粘度、水泥浆体量，混凝土整体工作性能得到提升。根据试验数据显示本特细砂与水洗砂复掺时，本特细砂的最佳取代率为35%。这主要原因为：随着特细砂掺量的增加，水洗砂与特细砂复掺时细骨料比表面积增大，颗粒级配趋于合理，混凝土各项性能得到改善，此时的混凝土和易性状态最佳。然而当特细砂掺量大于35% 时，混凝土和易性变差，这主要原因为：细骨料比表面积逐渐增大，对混凝土外加剂和水相对应吸附的能力增加，粘度提升，流动性变差。

5.2 特细砂与水洗砂不同比例复掺对混凝土抗压强度的影响

特细砂与水洗砂不同比例复掺对混凝土抗压强度的影响，见图1。

由图1可知，随着特细砂掺量的增加，混凝土抗压强度表现出先增大后减小趋势，7天、28 天混凝土试块强度与图1变化规律一致。当特细砂掺量达到35%时，混凝土 7天、28 天强度达到最大值，这是因为特细砂小粒径颗粒对水洗粗砂的填充和互补起到了很明显的作用，优化了水洗砂的颗粒级配，提升了混凝土的均质性与密实性，对混凝土的水泥浆体量需求得以改善，是混凝土各项性能提升关键所在。当特细砂掺量大于35%时，混凝土抗压强度降低，流动性变差。

表8 掺特细砂试验结果及各项性能

图1 特细砂掺量对混凝土抗压强度的影响

5.3 特细砂与水洗砂复掺时，不同砂率对混凝土性能影响

试验采用35% 特细砂掺量，同时采用不同砂率的方法进行研究。当特细砂掺量为35%，砂率分别为38%、41%、44%、47%、50%、53% 时固定特细砂掺量，不同砂率对混凝土性能的影响规律，混凝土配合比及性能见表 9。

由表 9 可知，同特细砂掺量不同砂率的情况下，混凝土的工作性能随着砂率的增加 7天、28 天强度呈现先增强后减弱的趋势，当砂率在38% 和 41% 时混凝土的工作性、和易性差，砂率为 44%、47% 时混凝土流动性和和易性有较大改善，混凝土在砂率为 47% 时坍落度和扩展度达到了最大值，此时混凝土和易性状态最佳。据图中所示，当砂率大于 47% 时混凝土比表面积增大、需水量增加、粘度上升，混凝土整体工作性能降低。因此对于混凝土和易性和混凝土整体工作性能来说47% 砂率最佳，不应低于和高于 47% 砂率。

不同砂率对混凝土抗压强度影响规律曲线见图2。

从图2 可以看出，当砂率为 47% 时混凝土 7天、28 天抗压强度出现峰值，说明特细砂最佳取代量为35%，水洗砂与特细砂复掺时细骨料的合理砂率为47%，此时混凝土的和易性、工作性能及抗压强度均能满足施工要求。

图2 砂率对混凝土抗压强度的影响

5.4 不同种类细骨料对混凝土性能的影响

由表10 数据可知，在混凝土同等环境标养同坍落度的情况下， 当采用35% 特细砂取代率与水洗粗砂复掺时混凝土坍落度和扩展度大于采用100% 河砂和采用70% 河砂与水洗砂复掺及掺100% 特细砂体系混凝土。当采用 70% 河砂与水洗砂时混凝土易出现分层和泌水，采用100% 河砂时混凝土和易性和工作性适中，采用100% 特细砂时混凝土比表大，需水量增加，流动性差，从混凝土工作性来说掺100% 特细砂要比其它复掺和掺100% 河砂时的收缩率要大很多，此时的混凝土还易出现裂缝和起砂。因此和易性良好的混凝土更宜采用100% 河砂和35% 特细砂与水洗砂复掺的细骨料。不过考虑河砂的紧缺和价格性，应优先选择采用35% 特细砂与水洗砂复掺，以达到混凝土降本增效的最大化。

表9 不同砂率试验结果及各项性能

表10 不同种类细骨料对混凝土性能影响

5.3.1 不同种类砂对混凝土抗压强度的影响规律曲线值

图3 砂种类对混凝土抗压强度的影响

由图3所示，3种不同类型的细骨料配制 C30 混凝土时，当采用35% 特细砂与水洗砂复掺使用时，混凝土 7天、28 天抗压强度值最高，采用100% 特细砂时，混凝提抗压强度值最小，这是因为水洗砂较粗，0.630mm 以下颗粒较少，特细砂颗粒基本都在0.315mm 以下呈现互补作用，优化了水洗粗的颗粒级配。使得混凝土各项性能得以提升。

6 结语

通过试验表明，当水洗粗砂与特细砂复掺时特细砂取代率为35%、砂率为 47% 时，混凝土工作性能及和易性及抗压强度达到最优。在特细砂35% 取代率时，混凝土拌合物性能最佳，施工时不易产生分层和离析，在振动时反而易以振实。优于纯河砂、河砂与水洗复掺及纯特细配制的混凝土。采用特细砂与水洗砂复掺配制混凝土，可就地取材，成本低廉。只要采用相应的标准技术措施，改善混凝土性能是可行的，同时能降低资源的消耗，并产生良好的经济效益和提升混凝土品质。

[1] BJG19—65．特细砂混凝土配制及应用管理[S]．

[2] 黄煜镔，陈剑雄，熊出华．配制特细砂高性能混凝土的两点经验[J]．建筑技术开发，2001(1):32-34．

[3] 郭刚．沙漠特细砂高性能混凝土的试验研究[J]．西安建筑科技大学学报，2000(1):25-26．

[4] 冯涛涛，吴超，赵世冉，等．特细砂与机制砂复掺对混凝土性能影响的试验研究[J]．商品混凝土，2016(11):51-53．

[5] 刘浩辉．浅谈沙漠特细沙在混凝土中的应用[J]．内蒙古水利，2010(3): 79-80．

罗辉（1986—），男，内蒙古赤峰市翁牛特旗万里川混凝土制造有限公司总工程师，主要从事商品混凝土技术研究和技术管理工作。

［通讯地址］赤峰市翁牛特旗乌丹镇东工业园区万里川混凝土制造有限公司（024500）