风积沙混凝土的基本力学性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 1 期 1 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 201 5 No 1 1 No v e mb e r 风积沙混凝土的基本力学性能试验研究 包建 强 , 邢永 明 , 刘 霖 。 ( 1 内蒙古工业大学理学院 , 呼和浩特 0 1 0 0 5 1 ; 2 呼和浩特职业学院建筑工程学院 , 0 1 0 0 5 1 ; 3 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 0 1 0 0 5 1 ) 摘要 : 用 风 积 沙 按 一 定 的 比例 ( 质 量 比 为 0、 1 0 、 3 0 、 5 0 、 7
2、0 、 9 0 ) 替 代 相 同质 量 河砂 , 经 过 配合 比设 计 , 制 成风积 沙混凝 土 , 测定其和 易性 ; 然后再制作成 不 同尺寸立 方体 、 棱柱体试件 , 测定其抗压强度和劈 裂抗拉 强度 , 确 定风积 沙最佳替代 比例 。 试验 结果表明 , 当风积 沙替代 比例 为 3 0 时 , 风 积沙混凝 土的和易性 良好 , 能够 满足施 工要 求, 不 同尺寸试件 的抗 压强度值 和抗拉强度值都达 到最 大值 。进 一步分析试验结果 建立 了风 积沙混凝土不 同尺 寸 立方体抗压强度之 间的数 学关系、轴 心抗 压强度和标准立方体抗压强度的数 学关 系以及抗拉 强度
3、和标准立方体抗 压强度之 间的数 学关系, 研 究结果为风积沙混凝土的设计和应 用提供一 定的理论依据 。 关键 词 : 风积 沙; 混凝土 ; 和 易性 ; 力学性能 Ab s t r a c t :T h r o u g h t h e d e s i g n o f mi x t u r e r a t i o ,t o ma k e u p t h e a e o l i a fi s a n d c o n c r e t e , r i v e r s a n d i s r e p l a c e d wi t h t h e s a me q u a l i t y a e o
4、 l i a n s a n d a c c o r d i n g t o c e r t a i n p r o p o rt i o n ( ma s s r a t i o i s 0 , 1 0 , 3 0 , 5 0 , 7 0 , 9 0 ) , i t s w o r k a b i l i t y i s d e t e r mi n e d An d t h e n g r o u p s o f c u b e s w i t h d i f f e r e n t d i me n s i o n s a n d p ris m s p e c i me n s a r
5、 e p r e p a r e d Th e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d t e n s i l e s t r e n g t h a r e d e t e rm i n e d T h e b e s t r e p l a c e me n t r a t i o o f a e o l i a n s a n d i s d e t e rm i n e d T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t wh e n t h e r e p l a c e me n t r a t
6、i o o f t h e a e o l i a n s a n d i s 3 0 ,i t s wo r k a b i l i t y i s b e s t a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d t e n s i l e s t r e n g t h o f d i f f e r e n t s i z e s p e c i me n s a r e l a r g e s t F u r t h e r a n a l y z i n g t e s t r e s u l t s ,t h e ma
7、t h e ma t i c a l r e l a t i o n s h i p o f t h e a e o l i a n s a n d c o n c r e t e i s s e t u p b e t we e n t h e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f d i f f e r e n t s i z e s ,b e t we e n a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d s t a n d a r d c u b e c o mp r
8、 e s s i v e s t r e n g t h a n d b e t we e n t e n s i l e s t r e n g t h a n d s t a n d a r d c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ,I h 。 r e s u l t s o f t h e s t u d y p r o v i d e c e rt a i n t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e d e s i g n a n d a p p l i c a t i o n o f
9、 t h e a e o l i a n s a n d c o n c r e t e Ke y wo r d s : Ae o l i a n s a n d ; C o n c r e t e ; W o r k a b i l i t y ; Me c h a n i c a l p r o p e rt i e s 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 1 1 一 O 8 0 4 0前 言 随着国内各 种基础建设投资力度 的不断加大 和城市化进程的迅速发展 , 作为主要建筑材料之一 的混
10、凝土被大量应用于工程 中。 砂的需求量也 13益 增加 。然而 , 如果都使用天然砂 , 势必会因天然砂的 过 度 开 采 而 使 农 田 、 河 道 遭 受 到 严 重 破 坏 使 土 地 沙化 , 破坏生态环境 ; 另一方面 , 我 国沙漠的总面积 约 6 3 7万 k m , 占全国陆地 的 6 8 左右 。 有大量 的 风 积 沙 , 主要 分 布 在 西 部 的新 疆 、 甘 肃 、 内蒙 古 、 宁 夏及青海等省区l 1 l 。目前 , 国内外针对风积沙的应用 研究 , 主要是将风积沙作为筑路材料和渠道换垫材 料【2 J , 也有一些学者将风积沙掺入水泥砂浆 中, 研究 其流动性和
11、强度特性 , 作为普通混凝土的组成材料 来研 究 相对 较少 。 本文用风积沙按一定 比例 ( 质量 比为 0 、 1 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 、 9 0 ) 替代相同质量河砂 , 经过配合 基 金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 1 1 3 6 2 0 0 6 ) 。 一 8 一 比设计 制成风积沙混凝土 , 测定其 和易性 ; 然后再 制作成不 同尺寸立方体 、 棱柱体试件 , 测定其抗压 强度和劈裂抗拉强度 ,确定 风积沙的最佳替代 比 例。并且建立了风积沙混凝土的不同尺寸立方体抗 压强度之间的数学关系 、 立方体抗压强度和轴心抗 压强度 的关 系以及抗压 强度 和抗
12、拉 强度之 间的数 学关系 , 研究结果可为风积沙混凝土 的设计和应用 提供一定的参考 。如果能把风积沙混凝土大量应用 于实际工程 中。 既可以节约河砂等不可再生资源的 开采 , 又能充分利用风积沙 , 减少风积沙对环境 的 污染 。 1 试 验 方案 1 1 试验 材 料 本 试 验 采用 的水 泥 为 P 0 4 2 5级 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ,水 泥 的 比表 面 积 3 0 0 m 2 k g ;初 凝 时 间 4 5 m i n 。 终凝时间6 0 0 mi n : 该水泥 的 3 d抗压强度为 2 3 6 MP a , 2 8 d抗压强度为 4 5 9 MP a 。粗骨料为
13、碎石 , 颗 粒 级 配 良好 ,最 大 粒 径 为 3 1 5 m m,表 观 密 度 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 包建强 , 邢永 明, 刘 霖 风积沙混凝土的基本力学性能试验研究 2 6 5 g c m 。 细 骨料 分别 为河 砂 和风 积沙 , 河 砂 为天 然 河 沙 , 细度模数 为 2 6 2 , 区中砂 , 颗粒级配 良 好 , 表观 密度 2 6 1 g c m 。 , 含泥 量小 于 O 9 。 风积 沙取 自内蒙古库布齐沙漠 , 细粒 ( 0 0 7 5 0 2 5 m m) 颗 粒含 量 占 7 8 8 ,颗粒级配不 良,其基本物理
14、性能见表 1 。水为普通 自来水。 1 2 试验配合 比 本 试 验 采 用 C 3 0普 通 混 凝 土 的 配 合 比作 为 基 准组 , 混凝土坍落度设计 为 7 5 9 0 ra m。 分别 以质量 比为 O 、 1 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 和 9 0 的风积沙代 替相 同质量的河砂来配制风积沙混凝土 , 其基准配 合比见表 2 。 表 1 风积沙 的基本 物理特性 指标 表 2 试验 配合 比 k g m 1 3 试 验 内容 试验主要研究用六种不同替代率( 质量比为 0 、 1 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 、 9 0 ) 的风积沙替代天然河砂 来 配制普
15、通混凝土 , 对不同替代率 的混凝土拌合物 都进行和易性 的测定 , 然后分别将混凝土拌合物浇 筑 成1 5 0 ram x l 5 0 mm x l 5 0 mm、 1 0 0 mm 1 0 0 ram x 1 0 0 mm两种尺寸立方体试件 以及 1 5 0 mm 1 5 0 mm 3 0 0 mm的棱柱体试件。按照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普 通 混凝土力学性能试验方法标准 中的相关规定进 行 抗 压 强 度试 验 和 劈 裂抗 拉 强 度试 验 , 依 据 抗压 强 度 指标和劈裂抗拉强度指标来确 定风积沙 的最佳 替代 率 并进一 步分析试验结果 , 建
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