广东汕尾地区淡化海砂性能研究.pdf
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1、中国新技术新产品2023 NO.9(上)-129-生 态 与 环 境 工 程海砂经开采淡化后可应用于混凝土中的骨料成分,混凝土骨料按颗粒的直径可划分为细骨料与粗骨料两种,直径 4.75mm 一般称为粗骨料,其性质对混凝土的力学指标有较大的影响。直径在 0.15mm4.75mm 一般称为细骨料,其作用主要是填充粗骨料之间的间隙,增加混凝土的密实性能,同时减少粗骨料之间因拌合过程而产生的摩擦,能改善混凝土的和易性和流动能力。一般开采的海砂直径小于 4.75mm,因此在混凝土中主要充当细骨料的成分,俗称砂。而由于混凝土对细骨料的各项指标有明确要求,因此该文基于广东汕尾 JH21-09区块开采的海砂进
2、行淡化后进行各项性能试验,从而客观地评价该区域开采出海砂的各项性能指标。其主要包括级配、细度模数、强度以及密度等方面1,并与河沙试验结果进行比对。由于试验项目众多,因此该文仅简略描述试验过程以及相关的计算公式,具体试验操作细则可查找相关规范及文献。1 工程概况广东省汕尾 JH21-09 区块海砂开采矿区位于汕尾市碣石湾施公寮岛东南侧海域,海域面积 2.3km2,海域使用方式为海砂开采用海,海砂资源储量 4178.1 万 m3,可采资源量 3531.65 万 m3。进行淡化处理后,可应用于非承重结构的混凝土中。2 海砂性能试验2.1 颗粒级配与细度模数试验细度模数表示不同直径砂混合后的平均直径大
3、小,细度模数过大混凝土流动性降低,细度模数过小混凝土容易出现离析和泌水等现象,所以合理细度模数能有效改善混凝土的性能指标。颗粒级配能反应不同直径砂石的混合情况。直径大小不一的砂粒进行搭配能有效填充大直径砂粒间的空隙,因此合理的颗粒级配能使混凝土具有更好的密实度。按相关规范2利用筛分法进行淡化后的海砂与河沙的颗粒级配、细度模数试验,并根据结果进行对比。2.1.1 试验步骤将砂粒进行烘干后取 500g 作为样品,经过不同网口大小的方孔筛网由大到小依次筛分,并称取各筛网上留下的砂粒质量 Gi以及筛底的砂粒质量 Gd。筛网网口大小及砂粒质量见表 1。表 1 筛网网口大小取值及余砂表筛网网口大小4.75
4、mm2.36mm1.18mm600m300m150m余砂GiG1G2G3G4G5G6样品的在筛网上的余砂量应不超过公式(1)计算得到的质量,若超过则对余砂进行均分,并再次筛分,知道余砂小于公式(1)计算得到的质量,并将对应直径下的余砂进行求和,得到总的余砂量。300dAGr=(1)式中:Gr为某一筛网上的余砂量,g;d 为方孔筛网的边长,mm;A 为筛网的面积,mm2。得到余砂量后,应计算各筛网上的余砂量占样本砂总重的比值百分数 ai,其计算如公式(2)所示。ai=Gi/(Gi+Gd)100%(2)然后计算各对应筛网及比该筛网粗的所有筛网余砂的 ai之和 Ai,记为累计筛余百分率。并按公式(3
5、)计算砂粒的细度模数 Mx。()11654321005AAAAAAAMx+=(3)2.1.2 试验结果通过公式(2)、公式(3),对淡化海砂及河沙的颗粒级配与细度模数进行试验,试验结果见表 2。由表 2 可以看出,汕尾 09 区块的海砂经淡化后细度模数略大于河沙,砂种类均属于中砂偏细,两者无明显差别。由规范3知淡化海砂的级配在区,可以用于配置C30C60 强度等级的混凝土,海砂的颗粒级配及细度模数良好,满足制备混凝土的要求。2.2 密度试验为在配置混凝土时明确材料的用量以及确定材料的堆放体积时需要确定材料的堆积与表观密度。表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量,俗称容重,而堆积密度是在粉状、
6、粒状或纤维状态下松散堆积的单位体积的质量。表观密度的试验采用容量瓶法,堆积密度的测定采用容量筒法。2.2.1 试验步骤表观密度计算按以下步骤进行:1)制备淡化海砂与广东汕尾地区淡化海砂性能研究李建涛陈航耿志华(中电建路桥集团有限公司,北京 100048)摘 要:该文对汕尾09区块的海砂经淡化后的性能进行研究,进行了颗粒级配与细度模数试验、密度试验和抗折、抗压强度试验,通过试验得到了淡化海砂的细度模数、表观密度、堆积密度、抗折强度和抗压强度等物理性能参数。通过对比发现淡化海砂在抗折与抗压强度上略低于普通河沙,但各项指标均满足混凝土相关规范,得到汕尾09区块的海砂淡化后可以用于混凝土施工中的结论。
7、之后针对海砂混凝土在施工中的注意事项进行描述。关键词:海砂混凝土;颗粒级配;强度指标;混凝土施工中图分类号:TU521文献标志码:A中国新技术新产品2023 NO.9(上)-130-生 态 与 环 境 工 程河沙的饱和面干样品 m3,质量为 300g。为减少水分的蒸发及颗粒的损失,制作完后迅速放置进容量瓶内,并在瓶中加水至刻度线到 500mL 处,并对瓶身水分进行擦拭,记录此时的质量为 m2。2)将之前制作的试样置于烘箱中进行干燥,温度设为 100 110,干燥完成并冷却到室温后记录此时干燥后的质量为 m0。3)另取相同规格的容量瓶,洗净后加入水至刻度线到 500mL 处,并对瓶身水分进行擦拭
8、,记录此时的质量为 m1。4)按公式(4)、公式(5)进行淡化海砂和河沙的表观密度 a和表观相对密度 a。a=(a-r)w (4)2100mmmma+=(5)式中:w为水在 4时的表观密度,g/cm3。堆积密度计算按以下步骤进行:1)使用浅底容器称取质量为 5kg 的试样,将试样放置在烘箱中进行干燥,温度设为 100 110,干燥完成并冷却到室温后分成质量相等的两份试样。2)将温度在 15 25的水在量筒中装满筒容器,并使玻璃板沿铜扣缓慢滑移紧贴水面,使两者间无空隙产生,对瓶身水分进行擦拭后进行称量并用公式(6)计算出量筒容积 V。V=m2-m1 (6)式中:m1为玻璃板与量筒容器的质量之和,
9、g;m2为玻璃板、量筒容器和水三者质量总和,g。将上述步骤的试样装入漏斗容器中,并对底部进行封闭,用料勺将样品舀入量筒容器内直至装满,高出量筒壁的试样用工具进行刮平后称取此时量筒容器的质量 m1。并按公式(7)计算淡化海砂和河沙的堆积密度 h。Vmmb01=(7)式中:m0为量筒容器的总质量,g。2.2.2 试验结果通过密度试验得到的数据联立式(4)式(7),淡化海砂及河沙的表观密度与堆积密度试验结果见表 3。由表 3 可以看出,汕尾 09 区块的淡化海砂堆积密度略高于河沙,表观密度略低于河沙。造成差异的原因与砂粒的细度模数和级配有关系,但两者均满足规范4要求中堆积密度不低于 1400kg/m
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