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特细砂改良后在溢流堰体混凝土中的应用研究 王洁 粱娅 君 ( 1 陕西水利水电工程集 团有限公 司 陕西 2 陕西省江河水库管理局 陕西 西安 西安7 1 0 0 1 8 ： 71 O01 8 1 摘 要 本文着重研究了陕水集团在甘肃省巴家咀水库溢洪道工程施工中在特细砂中掺加中砂以改良混凝 并通过经济分析 ， 选 出既能满足工程质量又满足经济性要求 的混合砂。试验结果证 明， 中砂和特细 4： 6的混合砂用于溢洪道堰体混凝土中既能满足工程强度和耐久性要求， 又能降低施工成本。 关键词特细砂； 改良特细砂； 空隙率； 混凝土强度 中图分类号 ： T U 5 2 8 5 6 文献标识码： B 日 砂在我 国分布广泛， 在长江 、 黄河 、 珠 乞 江等 流域蕴藏着大量 的特 细砂， 分 布 p ， 给该 区域水工建筑用砂带 来一些 问 国从上世纪 6 O年代开始对 特细砂 在 积混凝土 中的应用进行 过大量试验 睨采用 常规混凝土 配合比设计方法设 少 混凝土将使混凝 土的砂 率 、用水量 日 量偏 高， 导致混凝 土收缩大 、 易开 裂 可 题。在特细砂 中掺 加一 定 比例粗砂 寸 特细砂进行改 良也 是促进特细砂 用 c 体积混凝土的有效途径 。 省 巴家 咀水 库溢洪道工 程位于甘肃 i 境内 ， 溢 流堰体为长 4 0 m、 宽 1 3 m、 厚 2 5 m大体积混凝 土结 构 ， 其强度和耐 较高。工程所在地缺少中粗砂 ， 但特 相当丰富 ，基本建设混凝 土用砂 主 电 开 采磨细 加工后 细度 模数 为 0 7 格便 宜的特细砂 ， 价格 昂贵的中粗砂 途运 输。本着节约工程成 本优先使 自 原则 ，本工 程决定使用特细砂 作为 t 料。但特细砂 由于其颗粒直径小 ， 比 ，用其拌 制混凝土不仅水泥 用量大 ， 和耐久性不 良 。在材料 选择上 既 要考虑工程质量 ， 又要考虑节约工程成本 。本 工程探索将 当地特细砂与长途运输 至工地 的 中粗砂按照一定 比例掺和使用 ， 即对特细砂改 良后用于溢流堰体混凝土。 2改 良后特细砂 满足配 制堰体 混 凝土的性能要求 改 良后的特细砂能否用于堰体混凝 土， 必 须满 足和易性 、 强度及耐久性 、 经 济性三个要 求 ， 这也是确定粗砂 与细砂掺和 比例必须坚持 的原则 。混凝 土工作性能常用和易性 表示 ， 主 要 衡量指标为坍落度 。要防止堰体 混凝土 出 现裂缝通常结构钢筋布置 比较密集 ， 浇筑现场 混凝土坍落度需达到 7 0 m m以上。 水 泥浆在混 凝土 中起 到填 充骨料间隙和润滑 的作用 。砂 的孔隙率将直接影响混凝土的和易性 和强度 ， 砂孑 L 隙率越小 ， 相同水泥浆的混凝土强度和流 动性越大 ， 而达到 同等和易性和强度需要 的水 泥浆越少 。溢 洪道属长期处于水 中且 经受冻 害的混凝土实体， 混凝土设计强度 C 3 0 ， 抗冻 等级 F 2 0 0 ， 抗渗等级 W6 ， 强 度和耐久性 相对 要求较高 。通 常情况 高强度混凝土也具 有较 高的耐久性 。本工程所 在地 建筑用特 细砂丰 富 ， 运 至工地 价格约 7 2元 ， m ， 而粗砂 则需要 从长庆 桥镇长途运 输 ，运 至工地价 元 m3 ， 价格差异 很大。为节约工程1珏 足设计指 标前提下混合砂 中要尽量 比例。 在堰体混凝 土施工前 ， 技术人员 细砂改 良后的混合砂细度模数 、 空 以及混凝土坍落 度 、 强度几个指标 ， ： 选择既满足工程质量又满足经济要 砂与中砂掺和比例。 3试验材料方法及试验结果 试验用水泥采用祁连 山牌 4 2 5 盐水泥 ；粉煤 灰采用甘肃平凉华茂 灰； 特细砂用甘肃庆阳市西峰区巴家 砂 ， 细度模 数 1 5 ； 中砂用甘肃庆阳长 砂 ， 细 度模 数 2 6 ， 属于 区砂 ； 粗骨 庆 阳 长 庆 桥 碎 石 ，规 格 有 5 mm 2 0 ram4 0 m m、 2 0 ra m4 0 mm三种规 高效减水剂采 用西安聚能特种工程 公司 J N1 2 2 9 一D缓凝 高效 减水剂 ， 凝高效减水剂掺量 0 7 5 。 将 中砂和特细砂按 体积 比分 6一 例掺和后测量混合砂的细度模数、 空 析成本， 各比例混合砂按照同一配合 定量混凝土拌和物 ，测量混凝土拌 和物 的 坍落度之后各制作一组混凝土试块 ， 2 8 d后 测量混凝土抗压强度 。 试验结果见表 1 、 表 2 。表 中相 同编 号 试验使用相 同混合砂 。 通过实验得 出以下结论 ： ( 1 ) 从试验结果可以看出 ， 在细度模 数 为 1 5的特细砂 中掺 加中砂 ，细度模数 在 中砂 占 2 0 H 达 到标准 。结果显示 ， 中砂 在混合砂 中掺量每增 加 1 0 ， 或 细砂在 混 合砂 中掺量每减少 1 0 ，混 合砂 细度模 数 增加 0 1 。 ( 2) 混合砂空 隙率随 中砂掺 加 比例 的 增加呈先降后增趋势 ， 因此 ， 特细砂与 中砂 混合比例存在一个最优值能使混合砂 空隙 率最小。用空隙率较小的混合砂配制 昆 凝 土能节约水泥浆 、提高混凝土强度 和混凝 土拌 和物流动性 。当中砂和特细砂掺 和比 例 为 4： 6时混合砂 空隙率最小 ， 即最 佳掺 和 比例 4： 6能使混 合砂 空隙率达 到最小 值 3 2 。 ( 3 )保持混凝 土配 合 比各 材料 比例 不 变 ， 单纯 改变混 合砂 ， 混凝土拌和物坍落度 随中砂掺 和比例 的增加 而增大。试验结果 显 示 ， 混合 砂细 度模数 每增加 0 1 ， 混凝 土 拌和物坍落度增加 5 m m左右。这一结果再 次证 明特细砂混凝 土达 到相同流动性将 比 中砂混凝土单位用水量大。相反 ， 在保持相 表 1 混合砂指标分析表 试验编号 中砂： 特细砂 混合砂细度模数 混合砂空 隙率 ( ) 混合砂单方成本 f 元 m 3 ) I 1 O ： l O 1 5 4l 7 2 2 2 ： 8 1 7 3 8 8 3 3 4：6 1 9 3 2 9 3 4 6：4 2 2 3 4 1 0 5 5 8：2 2_4 3 6 1 1 5 6 l 0 ： 0 2 6 3 7 1 2 5 表 2 混合砂混凝土试验结果 混凝 土 配合 比 试验编号 实测坍落( m m) 混凝土强度( M P a ) W： ( C+ F) ：S ： G 1 O - 3 ： 1 ： 1 1 2 ： 5 0 3 5 5 2 8 5 2 O - 3 ： 1 ： 1 1 2 ：50 3 6 5 3 5 4 3 0 3： l ： 1 1 2 ： 5 0 3 7 0 3 8 7 4 O 3 ： l ： 1 1 2 ：5 O 3 8 5 3 9 5 5 O - 3 ： l ： 1 1 2 ：50 3 1 0 0 4 2 9 6 O 3 ： l ： I 1 2 ： 5 O 3 1 2 0 4 53 同坍落度条件 下 ， 使用细度模 数越高( 中砂 掺和 比例越 高) 的混合砂 同样能减少水泥浆 的数量 ，从 而能减少大体积堰体混凝 土温 度应力及温度裂缝 。 ( 4 ) 保持混凝 土其 他材料用量不 变 ， 单 纯改 变拌合用砂 ，结果显示混凝 土 2 8 d强 度实测 值随着混合砂中中砂 比例 的增加 而 增大 ，当混合砂细度模数从 1 5增加至 2 6 时混 凝 土 2 8 d强 度 从 2 8 5 MP a增 加 至 4 5 3 M P a ，即混合砂细度模数每增加0 1 混 凝土强度约增加 1 5 M P a 左右。 掺和比例为 4： 6时 混凝 土 强 度 达 到 3 8 7 MP a ，满 足 C 3 0混凝土配制强度要求 。 4结 语 通过在特 细砂 中掺加一定量 中砂 的方 式对混凝土用特 细砂进行 改 良，并经过一 系列技术经济分析 就能选 出既满足工程质 量要 求又满 足经济性 要求 的混凝土 用砂 。 试验结果分析 可以看 出，按中砂和特细砂 掺 和 比例 4： 6对特 细砂改 良后 的混合砂 用于溢洪道堰体混凝 土中既能满足 二 程强 度和耐久性要求，又能降低施工成本。因 此 ，在 中粗砂相对缺乏的地 区对 特细砂进 行改 良后用于工程建设可作 为一 条极为有 效的途径 ， 值得大力推广 。陕西 水利 参考文献 【 1 】 谢祥明， 黄绪通 特细砂 水工混凝土配合 比设计的“ 三低一超 ” 法卟 混凝 土，2 0 0 3 ( 8 ) ： 5 5-6 0 【 2 】 张 蔺 特 细砂 的应用 问题 浅析 u J l 西部探 矿工程 2 0 0 8 ( 6 ) ： 2 0 7 2 0 9 李光伟J in x - 特细砂混凝土性能试验 1 1 _ 水利水电科技进展， 2 0 o 6 ( 8 ) ： 1 8 - 2 0 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) o C 门 ( J 、 ( J 1 o