风积沙水泥混凝土技术性质探究

（河北省承德市地方道路管理处，河北 承德 067000）

长期以来，混凝土用砂主要使用天然砂或机制砂，但是天然砂资源短缺，生产机制砂则需要开山采石，会破坏环境。由于风积沙比建筑中使用的天然砂更细，并且不符合细集料级配要求，现在国家仍然没有风积沙用于混凝土的标准。在沙漠地区有大量风积沙，如果风积沙能够用于混凝土，必将为天然砂资源匮乏的沙漠地区混凝土生产提供经济便利的材料保障。本文测试了风积沙可行性，发现风积沙可作为一种替代材料，用作混凝土中的细集料。

一、材料和试验

对混凝土用粗集料筛分结果与合成级配如表1所示，5mm～10mm碎石占35%、10mm～20mm碎石占45%、16mm～31.5mm碎石占20%；细集料采用机制砂和风积沙，细集料的级配如表2所示；测试来自河北省承德市围场满族蒙古族自治县坝上地区的风积沙，测试内容包括：筛分、相对密度、细度模数，其物理性质测试结果如表3所示。混凝土砂率为34%，水灰比为0.45。在混凝土中，添加10%～100%的风积沙代替机制砂，并测试其坍落度;抗压强度fcu;小梁抗弯拉强度；150mm×300mm圆柱体弹性模量。

二、结果和讨论

（一）风积沙对混凝土工作性的影响

新拌混凝土坍落度随风积沙含量的变化如表4所示。数据表明，在风积沙含量少时，随着风积沙含量的增加，风积沙混凝土坍落度增加。在其他方面不变的情况下，坍落度的增加是因为风积沙粒是球形形状的滚珠效应，球体移动比棱角的颗粒更容易。然而，在风积沙含量大于30%后，坍落度随着风积沙含量增加而下降，这是因为风积沙较细，颗粒比表面积大，裹覆集料所用的水泥浆较多。因此，在坍落度试验中，最佳风积沙含量应不高于30%。当所有细集料用风积沙（100%代替率）时，混合料坍落度锐减，混凝土的坍落度非常低。

表1 粗集料筛分结果

表2 细集料筛分结果

表3 风积沙物理性质

表4 混凝土坍落度随风积沙率的变化

（二）风积沙对混凝土强度的影响

在风积沙含量很小时，混凝土强度随风积沙含量的增加而增加，少量的风积沙填充粗细集料之间的空隙，使得混凝土更密实；而后随着风积沙含量增加而降低，强度的减少是由于细集料表面面积的增加，需要更多的水泥浆裹覆集料表面。风积沙含量对抗压强度的影响如表5所示，可以看出，风积沙掺量对混凝土强度影响并不大。

（三）风积沙对混凝土弹性模量的影响

混凝土弹性模量和混凝土立方体抗压强度之间的关系如图1所示，混凝土弹性模量随着抗压强度的增加而增加；随着风积沙掺量增加弹性模量下降，这是由于混凝土强度在下降，但在风积沙掺量30%以内下降不明显，超过30%时，下降明显。

表5 混凝土试验结果

图1 混凝土弹性模量随混凝土立方体抗压强度的变化

三、结语

本文通过研究风积沙在混凝土中的作用，发现通过适当的设计，风积沙可以应用于混凝土中。在其他条件相同的情况下，用风积沙代替机制砂可以一定程度提高混凝土工作性（风积沙掺量超过30%则工作性降低）。一般来说，混凝土的抗压强度和抗弯拉强度，以及混凝土弹性模量随着风积沙含量的增加而降低，但在风积沙掺量30%以内降低幅度不大，风积沙掺量超过30%时，降低明显。