第16卷 第2期2021年2月中国科技论文C H I N AS C I E N C E P A P E RV o l .16N o .2F e b .2021风积沙自密实混凝土力学性能试验邓焙元,刘 清,韩风霞,崔晶波,付 郁(新疆大学建筑工程学院,乌鲁木齐830047)摘 要:为了更好地对风积沙自密实混凝土的基本力学性能进行研究,基于正交试验结果选择风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率㊁颗粒级配这3个因素对风积沙取代部分河砂配制的自密实混凝土进行单因素试验分析㊂试验共设计配合比10组,共计立方体试件120个,棱柱体试件30个㊂探究了风积沙自密实混凝土的立方体抗压㊁劈裂抗拉及棱柱体抗压强度㊁工作性能及其相关变化规律㊂结果表明:加入适量的风积沙可以较好地填充自密实混凝土内部的孔隙;风积沙取代率为20%㊁粉煤灰取代水泥率为40%㊁风积沙0.075~0.150m m 及0.150~0.300m m 范围颗粒增加及减少量为30%时,风积沙自密实混凝土的力学性能及工作性能最优;而风积沙取代超过30%后,其强度及工作性能均会有较大幅度的降低㊂关键词:风积沙;自密实混凝土;工作性能;力学性能中图分类号:T U 528 文献标志码:A文章编号:20952783(2021)02016409开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):E x p e r i m e n t a l s t u d y o nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a e o l i a n s a n d s e l f -c o m p a c t i n gc o n c r e t e D E N GB e i y u a n ,L I U Q i n g ,H A NF e n g x i a ,C U I J i n gb o ,F U Y u (A rc h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ,X i n j i a n g U n i v e r s i t y ,U r u m qi 830047,C h i n a )A b s t r a c t :I n o r d e r t o b e t t e r s t u d y t h e b a s i cm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a e o l i a n s a n d s e l f -c o m p a c t i n g c o n c r e t e ,b a s e d o n t h e o r t h o go -n a l t e s t r e s u l t s ,t h e s i n g l e f a c t o r t e s t a n a l y s i s w a s c a r r i e d o u t o n t h e s e l f -c o m p a c t i n g c o n c r e t e p r e p a r e dw i t h a e o l i a n s a n d r e p l a c i n gp a r t o f r i v e r s a n d .T h r e e f a c t o r sw e r e c o n s i d e r e d i n c l u d i n g t h e r e p l a c e m e n t r a t e o f a e o l i a n s a n d ,t h e r e p l a c e m e n t r a t e o f f l y as h f o r c e m e n t ,a n d t h e p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n .At o t a l o f 10g r o u p s o fm i x p r o p o r t i o nw e r e d e s i g n e d ,i n c l u d i n g 120c u b i c s pe c i -m e n s a n d 30p r i s m a t i c s p e c i m e n s .I n t h i s p a p e r ,c o m p r e s s i v e s t r e n g t h of t h e c u b i c s p e c i m e n s ,s p l i t t i ng t e n s i l e s t r e n gt h a n d c o m -p r e s s i v e s t r e n g t h o f p r i s m a t i c a e o l i a n s a n d s e l f c o m p a c t i n g c o n c r e t e s p e c i m e n sw e r e s t u d i e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h em e c h a n i c a l a n dw o r k i n g p r o p e r t i e s o f t h e s e l f -c o m p a c t i n g c o n c r e t ew i t h a e o l i a n s a n d a r e t h e b e s t w h e n a t t h e 20%r e pl a c e m e n t r a t e o f a e o l i a n s a n d ,40%r e p l a c e m e n t r a t e o f f l y a s h ,30%i n c r e a s e o f p a r t i c l e s i n t h e r a n g e o f 0.075-0.150m ma n d 30%d e c r e a s e o f p a r t i c l e s i n t h e r a n g e o f 0.150-0.300m m .B u t w h e n a e o l i a n s a n d i s r e p l a c e d b y m o r e t h a n 30%,i t s s t r e n g t h a n dw o r k i n g p e r f o r m a n c e i s g r e a t l yr e d u c e d .K e yw o r d s :a e o l i a n s a n d ;s e l f -c o m p a c t i n g c o n c r e t e ;w o r k i n g p e r f o r m a n c e ;m e c h a n i c a l p r o p e r t y 收稿日期:2020-02-13基金项目:新疆维吾尔自治区研究生创新项目(X J 2019G 068);国家自然科学基金资助项目(51768069)第一作者:邓焙元(1993),男,硕士研究生,主要研究方向为结构工程及高性能混凝土通信作者:刘清,教授,主要研究方向为工程结构加固技术㊁新型建筑材料及高性能混凝土,l i u q i n g2666@163.c o m 自密实混凝土是一种高性能混凝土,其作为一种新型混凝土材料,因具有工作性能优良㊁抗压性能好㊁密实度高㊁抗渗及填充性能好㊁生产效率高㊁绿色环保等特点被广泛应用于梁柱节点施工㊁地下挖掘㊁密肋㊁复杂形状和其他不能或不宜浇筑的部件中[1-2]㊂随着西部地区工程建设的不断推进,工程建设用砂量及混凝土用量逐渐增大,如今工程用砂的采集越来越困难,尤其是西部地区,运砂成本较高,导致违规开采河砂㊁破坏河道等现象的出现,致使土地沙化加重,对自然环境造成不可逆转的破坏㊂我国是沙漠覆盖面积较大的国家,沙漠覆盖面积达到了63.7万k m2,主要分布在内蒙古㊁宁夏㊁甘肃㊁新疆等西部地区,这些地区贮藏着数量可观的风积沙(a e -o l i a n s a n d)㊂风积沙是指一种具有结构颗粒较细㊁整体疏松等特征的沙漠砂[3-4]㊂风积沙的主要颗粒分布约为0.06~0.30m m ,粉粒及黏粒含量较少,含水量约为1.2%~2.4%,吸水率不足1%[5]㊂如果能将西部地区沙漠中的风积沙运用到自密实混凝土中,不但能够节能减排,而且能变废为宝,实现资源再利用,降低一定的施工成本㊂目前国内已有部分学者对风积沙普通混凝土展开了研究,建议普通风积沙混凝土的风积沙取代率应不超过40%[6-8];但不同地区风积沙的级配㊁化学成分含量具有一定的差异,且缺少关于风积沙自密实混凝土方面的研究㊂故本文选用新疆古尔班通古特南缘沙漠,对风积沙自密实混凝土的基本力学性能及工作性能进行试验研究㊂1 试 验1.1 原材料试验选用新疆天山水泥厂生产的P ㊃O 42.5水泥,第2期邓焙元,等:风积沙自密实混凝土力学性能试验粉煤灰为乌鲁木齐市红雁池电厂生产的Ⅱ级粉煤灰,物理性能参数见表1;天然粗骨料为乌鲁木齐周边戈壁采集的粒径范围为5~20m m 的连续级配天然卵石,表观密度为2650k g/m 3;天然河砂为乌拉泊砂场生产的天然Ⅰ区粗砂,表观密度为2678k g/m 3,细度模数为3.56;风积沙选用新疆阜康地区古尔班通古特沙漠西南边缘沙漠公路335国道356k m 处沙丘,依据‘普通混凝土用砂㊁石质量及检验标准方法“(J G J 52 2006)[9]对风积沙进行筛分并将级配分为4组,风积沙主要成分见表2,级配见表3,风积沙表观密度为2668k g/m 3,细度模数为0.303,属超细沙㊂表1 粉煤灰物理参数T a b l e 1 P h y s i c a l p a r a m e t e r s o f f l y as h 品种细度(45μm筛余)/%烧失量/%需水量/%表观密度/(k g ㊃m -3)Ⅲ级粉煤灰32.92.8982050国家标准ɤ45ɤ15ɤ115表2 风积沙主要成分T a b l e 2 M a i n c o m po s i t i o n s o f a e o l i a n s a n d 成分S i O 2A l 2O 3C a OF e 2O 3M gO K 2O N a 2O 其他质量分数/%66.7819.112.240.712.375.662.140.99表3 风积沙级配T a b l e 3 A e o l i a n s a n d a g g r e ga t e g r a d a t i o n 粒径/m m分计筛余量/g 分计筛余百分率/%累积筛余百分率/% >4.754.75~2.360.0150.0030.0032.36~1.180.5350.1070.1101.18~0.6 1.3350.2670.3770.6~0.3 1.9450.3890.7660.3~0.15141.50528.30029.0660.15~0.075325.22565.00094.066 <0.07528.2905.66099.726合计498.85099.700 1.2 试件设计参考课题组之前的自密实混凝土试验[10],本试验分别选取风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率及颗粒级配3个因素为变量,设计并制作了强度等级为C 30㊁边长为150m m 的标准立方体试件共计120块,150m mˑ150m mˑ300m m 标准棱柱体试件30块,分别用于7㊁28㊁60d 立方体抗压试验,28d 劈裂抗拉试验及轴心抗压试验,如图1(a)所示㊂孔隙率检测样品为28d 立方体抗压强度试验后制取的1m m2的碎片样品,共计10组,如图1(b)所示㊂图1 试验试件F i g .1 T e s t pi e c e 1.3 试验设备依据‘自密实混凝土应用技术规程“(J G J /T283 2012)[11]对每组混凝土进行工作性能测试,测试指标分别为坍落扩展度和V 漏通过时间,如图2和图3所示㊂依据‘普通混凝土力学性能试验方法标准“(G B /T50081 2002)[12]在微机控制电液伺服压力试验机(Y AW -3000)上进行抗压强度㊁劈裂抗拉强度试验及轴心抗压试验,试验装置如图4和图5所示㊂混凝土孔隙率测量方法为压汞法,利用全自动压汞试验仪(A u t o P o r e I V9510)进行测试;立方体抗压强度及劈裂抗拉强度试验采用应力控制,加载速率分别为0.5㊁0.05M P a /s,棱柱体抗压试验采用位移控制,加载速率为0.004m m /s㊂图2 坍落扩展度试验F i g .2 S l u m p e x pa n s i o n t e st 图3 V 漏试验F i g .3 V l e a k a ge t e s t 1.4 配合比设计试验分别以风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率及颗粒级配为变量,对其在一定范围内进行微调㊂其中,风积沙取代率范围为0~60%;粉煤灰取代水561中国科技论文第16卷图4 劈裂试验夹具F i g .4 S p l i t t i n gt e s t f i x t u re 图5 加载装置F i g .5 L o a d i n g de v i c e 泥率范围为10%~40%;颗粒级配为①~④,分别对应范围在0.075~0.150m m 的风积沙颗粒分别减少0㊁20%㊁30%㊁40%,而范围在0.150~0.300m m 的颗粒分别增加0㊁20%㊁30%㊁40%㊂设计10组配合比,试验配合比和材料用量分别见表4和表5㊂表4 试验配合比T a b l e 4 T e s tm i x p r o po r t i o n 材料组号水胶比取代率/%粉煤灰取代水泥率/%颗粒级配砂率/%减水剂A -B -10.33040级配③40胶凝材料的A -B -20.332040级配③400.031%A -B -30.334040级配③40A -B -40.336040级配③40A -C -10.332010级配③40A -C -20.332020级配③40A -C -30.332030级配③40A -D -10.332040级配①40A -D -20.332040级配②40A -D -30.332040级配④40 注:材料组号中第一个字母A 为风积沙a e o l i a n s a n d 的缩写;第二个字母B 为风积沙取代率变量组,C 为粉煤灰取代水泥率变量组,D 为级配变量组㊂2 试验结果与分析2.1 工作性能分析自密实性能等级指标见表6,10组配合比的坍落扩展度试验与V 型漏斗试验结果如表7及图6~图8所示㊂表5 各组试验材料用量T a b l e 5 C o n s u m pt i o n o f t e s tm a t e r i a l s 材料组号m (水)/k gm (水泥)/k gm (粉煤灰)/k gm (河砂)/k gm (石子)/k gm (风积沙)/k g m (减水剂)/gA -B -116.5619.5329.9254.0180.29153.28A -B -216.5619.5329.9243.2580.2910.76153.28A -B -316.5619.5329.9232.4980.2921.52153.28A -B -416.5619.5329.9221.7380.2932.29153.28A -C -116.5629.2920.7944.2282.1411.00155.26A -C -216.5626.0423.7944.3980.9811.05154.48A -C -316.5622.7826.8443.5480.9810.83153.85A -D -116.5619.5329.9243.2580.2910.76153.28A -D -216.5619.5329.9243.2580.2910.76153.28A -D -316.5619.5329.9243.2580.2910.76153.28表6 自密实性能等级指标T a b l e 6 S e l f -c o m p a c t i n g pe rf o r m a n c eg r a d e i n d e x 自密实性能等级坍落扩展度/m mV 漏通过时间/s一级700ʃ5010~25二级650ʃ507~25三级600ʃ504~25表7 工作性能试验结果T a b l e 7 T e s t r e s u l t s o fw o r k i n g pe rf o r m a n c e 试件编号坍落扩展度/m mV 型漏斗通过时间/sA -B -16009.0A -B -26809.1A -B -36209.7A -B -458013.3A -C -150011.9A -C -261510.4A -C -36609.6A -D -16907.0A -D -27007.4A -D -356011.1 由图6可以看出:随着风积沙取代率的增加,V 漏通过时间逐渐增加,坍落扩展度呈现先增加后降低的趋势;取代率为20%~40%时的工作性能优于取代率为0时,当取代率超过40%时,自密实混凝土的工作性能会有所下降㊂这表明加入适量的风积沙可以改善混凝土的工作性能,加入过多的风积沙会增加自密实混凝土的黏稠度,降低自密实混凝土的流动度,造成一定的坍落度损失,降低自密实混凝土的工作性能㊂由图7可以看出,随着粉煤灰取代水泥率的增加,风积沙自密实混凝土的坍落扩展度逐渐增加,黏稠性及抗离析性能逐渐降低,其中当粉煤灰取代水泥率为20%时,对坍落扩展度提升最大,粉煤灰取代水泥率为40%时,风积沙自密实混凝土的工作性能最佳㊂由图8可以发现,随着风积沙粗颗粒占比的增加,风积沙自密实混凝土的坍落扩展度呈现出非线性降低趋势,V 漏通过时间逐渐增加,当粗颗粒增加661第2期邓焙元,等:风积沙自密实混凝土力学性能试验图6 不同风积沙取代率下的工作性能F i g .6 W o r k i n g pe rf o r m a n c e o f a e o l i a n s a n d a t d i f f e r e n t r e pl a c e m e n t r a t es 图7 不同粉煤灰取代水泥率下的工作性能F i g .7 W o r k i n g p e r f o r m a n c e o f d i f f e r e n t f l ya s h r e p l a c i n g ce m e n t r a t es 图8 不同级配下的工作性能F i g .8 W o r k i n g p e r f o r m a n c e u n d e r d i f f e r e n t c o n f i gu r a t i o n 量在30%以内时,对风积沙自密实混凝土的坍落扩展度影响较小,粗颗粒增加量大于30%会较大幅度地降低风积沙自密实混凝土的坍落扩展度㊂2.2 力学试验分析2.2.1 立方体抗压强度表8为立方体抗压试验结果及28d 龄期下试件的孔隙率㊂对于7d 立方体抗压强度,20%㊁40%㊁60%风积沙取代率组的强度较0风积沙取代率组强度分别降低26.4%㊁32.3%㊁38.2%;对于28d 立方体抗压强度,20%风积沙取代率组的强度较0风积沙取代率组提高2.8%,40%和60%风积沙取代率组的强度较0风积沙取代率组分别降低4.8%和18.2%;对于60d 立方体抗压强度,20%风积沙取代率组的强度较0风积沙取代率组强度提高1.5%,40%和60%风积沙取代率组的强度较0风积沙取代率组强度降低3.4%和13.9%㊂这说明自密实混凝土加入适量的风积沙对强度有提升的作用,加入大量的风积沙会明显降低混凝土的立方体抗压强度㊂图9为风积沙取代率㊁立方体抗压强度㊁孔隙率及龄期关系曲线,图10为试验后立方体试件的破坏及内部骨料分布图㊂由图9(a)不难看出:风积沙自密实混凝土的7d 立方体抗压强度随着风积沙取代率的增加逐渐降低,其中风积沙取代率为0时的强度最高;28d 及60d 立方体抗压强度随着风积沙取代率的增加呈现出先增后减的趋势,当取代率超过20%后,强度随着取代率的增加逐渐降低㊂由图9(c)761中国科技论文第16卷表8 立方体抗压强度及孔隙率T a b l e 8 C o m p r e s s i v e s t r e n g t h a n d p o r o s i t y c u b i c s pe c i m e n s 试件编号f c u (7d )/M P a f c u (28d )/M P a f c u (60d )/M P a 孔隙率(28d )/%A -B -122.039.640.920.8A -B -216.240.741.510.3A -B -314.937.739.512.6A -B -413.632.435.220.2A -C -126.544.046.47.9A -C -225.542.343.29.1A -C -324.941.342.49.8A -D -115.636.437.316.3A -D -216.038.839.910.5A -D -319.732.434.715.7 注:f c u 为混凝土立方体抗压强度㊂图9 风积沙取代率㊁立方体抗压强度㊁孔隙率及龄期关系曲线F i g .9 R e l a t i o n s h i p a m o n g r e pl a c e m e n t r a t e s o f a e o l i a n s a n d ,c o m p r e s s i v e s t r e n gt h o f c u b i c s p e c i m e n s ,p o r o s i t y a n d a ge 可以看出,随着风积沙取代率的增加,孔隙率呈现先减少后增加的趋势,其中风积沙取代率为20%时,风积沙自密实混凝土内部孔隙率最低,说明风积沙取代率为20%时,可以较好地填充混凝土内部粗细骨料与水泥基体间的孔隙,使混凝土内部孔隙率降低,增加了内部密实度(图10),也在一定程度上弥补了河砂中细颗粒的缺失,提升了混凝土的强度;当风积沙取代率超过20%时,由于河砂中较多的粗颗粒被风积沙取代,且风积沙自身较为疏松,使这种填充作用被削弱,混凝土内部孔隙率增加,造成立方体抗压强度降低㊂龄期与强度规律如图9(b )所示,4种取代率下的立方体抗压强度随龄期的增长,变化趋势大致相同,均呈现非线性增长,其中7~28d 龄期的强度增长斜率明显大于28~60d 龄期下强度增长斜率,对于0风积沙取代率下的自密实混凝土,其2个阶段的强度增幅均小于其他风积沙取代率下的强度增幅,这说明风积沙对混凝土的7~28d 龄期强度提升较明显,而对28~60d 龄期强度提升相对较小㊂图10 试验后立方体试件的破坏及内部骨料分布情况F i g .10 C u b i c s p e c i m e n f a i l u r e a n d a g g r e ga t e d i s t r ib u t i o n a f t e r t e s t由图11不难看出:各龄期下立方体抗压强度随着粉煤灰取代水泥率的增加大致呈降低趋势;当粉煤灰取代水泥率为10%时,立方体抗压强度值最大㊂随着龄期的增加,各组风积沙自密实混凝土立方体抗压强度均呈现非线性增长,7~28d 龄期下的强度曲线斜率大于28~60d 龄期下的强度曲线斜率,并且在40%水泥取代率下,7~28d 龄期下的曲线斜率最大;对于28~60d 龄期,10%水泥取代率下强度曲线增长幅度最大,其余水泥取代率的增长幅度变化均不明显,说明粉煤灰对立方体抗压强度的提升主要在7~28d 龄期,而对7d 龄期以前及28d 龄期后强度的提升相对较小㊂原因可能是7d 龄期以前㊁28d 龄期以后,混凝土整体水化速率降低,当粉煤灰超过10%后,未反应粉煤灰与水泥的水化可能会受到一定限制,很难达到被替代部分水泥水化后的强度㊂由图12可以发现:对于7d 立方体抗压强度,随着风积沙级配由①~④的变化,强度逐渐提升;而对于28d 及60d 立方体抗压强度,强度则呈现出先增加后降低的趋势,其中在级配③下,立方体抗压强度值最高;原因可能是随着风积中0.150~0.300m m861第2期邓焙元,等:风积沙自密实混凝土力学性能试验图11 粉煤灰取代水泥率㊁龄期与立方体抗压强度关系曲线F i g .11 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e r a t i o o f c e m e n t r e pl a c e d b y f l y a s h ,a g e a n d c u b e c o m p r e s s i v e s t r e n gt h 范围粗颗粒占比的增加,刚好与天然河砂中缺失的细颗粒量不断接近,当风积沙中的粗颗粒增加量达到30%时,较好地弥补了天然砂中对范围在0.150~0.300m m 细颗粒的缺失,使河砂混合级配均匀;当0.150~0.300m m 的增加量超过30%后,又造成范围在0.075~0.150m m 颗粒的缺失,降低对混凝土内部孔隙及整体级配的填充,从而使立方体抗压强度降低㊂从龄期-立方体抗压强度关系图中可发现,风积沙的级配对立方体抗压强度的提升主要体现在7~28d 龄期,而对于28~60d 龄期提升不明显㊂2.2.2 劈裂抗拉强度各组劈裂抗拉强度试验结果见表9,3个因素与劈裂抗拉强度的关系如图13所示㊂由图13不难发现,随着风积沙取代率的增加,风积沙自密实混凝土的劈裂抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势,其中劈裂抗拉强度在风积沙取代率20%处取到最大值㊂随着粉煤灰取代水泥率的增加,劈裂抗拉强度逐渐降低;当粉煤灰取代水泥率为10%时取到最大值,粉煤灰取代水泥率在20%~40%强度下降幅度大于0~20%的混凝土强度,原因可能是由于当粉煤灰取代水泥率超过20%后对强度的贡献率降低,并没有达到被取代部分水泥所达到图12 级配㊁龄期与立方体抗压强度关系曲线F i g .12 R e l a t i o n s h i p cu r v e s b e t w e e n g r a d a t i o n ,a g e a n d c u b i c c o m p r e s s i v e s t r e n g t h 表9 劈裂抗拉强度试验结果T a b l e 9 T e s t r e s u l t s o f s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n gt h 试件编号f t(28d )/M P a A -B -12.69A -B -22.77A -B -32.67A -B -42.51A -C -12.97A -C -22.94A -C -32.86A -D -12.61A -D -22.70A -D -32.58注:f t 为混凝土劈裂抗拉强度㊂的抗拉强度;随级配的变化,试件劈裂抗拉强度呈现出先增加后减小的趋势,其中强度在级配③处达到最大值,表明风积沙中的粗颗粒占比的增加对劈裂抗拉强度有促进作用,但粗颗粒增加量超过原级配中含量的30%时,与立方体抗压强度类似,风积沙中细颗粒的减少可能会减弱风积沙的填充作用,不能较好的弥补天然河砂中细颗粒的缺失,造成强度的降低㊂2.2.3 轴心抗压强度各组配合比下轴心抗压强度试验结果分别如表10和图14所示㊂961中国科技论文第16卷图13风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率㊁级配与劈裂抗拉强度关系曲线F i g.13 R e l a t i o n c u r v e s o f a e o l i a n s a n d r e p l a c e m e n tr a t e,f l y a s h r e p l a c e m e n t r a t e,g r a d a t i o na n d s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h由图14(a)和图14可以看出:当风积沙取代率从0增加至20%时,风积沙自密实混凝土的轴心抗压强度呈现上升趋势;当风积沙取代率由20%增加至60%时,强度呈先下降趋势;随着粉煤灰取代水泥率的增加,轴心抗压强度逐渐降低㊂对于风积沙的级配变化,由图14(c)可知,从级配①至级配④,轴心抗压强度呈现出先增加后降低的趋势,在级配③处取到强度最大值㊂综合以上强度及工作性能分析,风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率及级配分别为20%㊁40%及级配③时,风积沙自密实混凝土的综合性能最好,由于风积沙取代率为30%时,与20%风积沙取代率的强度表10轴心抗压强度试验结果T a b l e10 T e s t r e s u l t s o f a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h试件编号f c(28d)/M P aA-B-135.8A-B-237.5A-B-331.7A-B-430.0A-C-141.3A-C-237.0A-C-330.5A-D-130.6A-D-235.9A-D-329.6注:f c为混凝土轴心抗压强度㊂图14风积沙取代率㊁粉煤灰取代水泥率㊁级配与轴心抗压强度关系曲线F i g.14C u r v e s o f r e l a t i o n s h i p b e t w e e n r e p l a c e m e n t r a t e o f a e o l i a n s a n d,r e p l a c e m e n t r a t e o f c e m e n tw i t h f l y a s h,g r a d a t i o n a n d a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h071第2期邓焙元,等:风积沙自密实混凝土力学性能试验及工作性能相差不大,故建议风积沙取代率不宜超过30%,粉煤灰取代率不宜超过40%,级配中风积沙0.075~0.150m m 及0.150~0.300m m 范围颗粒的增加及减少量不宜超过30%㊂2.3 强度换算关系2.3.1 立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的关系关于普通混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度的关系,‘混凝土结构设计规范“(G B50010 2010)[13]中规定,其对应关系为f t =αf βc u ㊂(1)式中:f t 为劈裂抗拉强度;f c u 为立方体抗压强度,α㊁β为系数㊂将表7㊁表8中风积沙自密实混凝土劈裂抗拉强度和28d 立方体抗压强度值通过式(1)进行拟合后,得到风积沙自密实混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的换算关系为f t =0.433f0.505c u ㊂(2) 立方体抗压强度-劈裂抗拉强度关系拟合曲线如图15所示㊂图15 立方体抗压强度-劈裂抗拉强度关系曲线F i g .15 R e l a t i o n c u r v e o f c u b i c c o m pr e s s i v e s t r e n g t h a n d s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n gt h 2.3.2 立方体抗压强度与轴心抗压强度关系普通混凝土轴心抗压强度与抗压强度的关系为f c =αf cu ㊂(3) 将表7和表9中风积沙自密实混凝土28d 立方体抗压强度及轴心抗压强度值通过式(3)进行拟合后,得到风积沙自密实混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的换算关系为f c =0.881fc u ㊂(4) 拟合曲线如图16所示㊂将文献[14-15]中的劈裂抗拉强度值和立方体抗压强度值与本文拟合劈裂抗拉强度曲线进行对比发现,其他试验数据与本试验拟合曲线吻合度较好,说明式(2)及式(4)可以较为准确地反映出风积沙自密实混凝土劈裂抗拉强度㊁轴心抗压强度与立方体抗压强度间的关系㊂图16 立方体抗压强度-轴心抗压强度关系曲线F i g .16 R e l a t i o n c u r v e o f c u b i c c o m pr e s s i v e s t r e n g t h a n d a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n gt h 3 结 论通过对风积沙自密实混凝土的基本力学试验及工作性能研究,得出如下结论:1)适当利用风积沙取代部分河砂,可以提升自密实混凝土的工作性能,但风积沙取代率超过20%时,会使自密实混凝土黏稠度增大并造成坍落度损失;对于级配不均匀的风积沙,同样也会降低风积沙自密实混凝土的工作性能㊂2)风积沙自密实混凝土与普通混凝土的破坏过程大致相同,主要为粗细骨料与水泥砂浆基体间的粘结破坏,并且从暴露的骨料及水泥浆基体表面可发现有部分风积沙,表明风积沙能够起到一定填充孔隙得作用;风积沙的加入及颗粒级配的调整对自密实混凝土7~28d 龄期抗压强度提升较大,对于7d 龄期以前的抗压强度提升并不明显㊂3)风积沙的取代率不宜超过30%,粉煤灰取代水泥率不宜超过40%,级配中风积沙0.075~0.150m m 及0.150~0.300m m 范围颗粒的增加及减少量不宜超过30%㊂(由于印刷关系,查阅本文电子版请登录:h t t p:ʊw w w .p a p e r .e d u .c n /j o u r n a l /z g k j l w .s h t m l )[参考文献](R e f e r e n c e s)[1] 韩风霞,曹佃雨,刘清,等.掺合料对C 30再生粗骨料自密实混凝土抗压与劈裂抗拉强度的影响分析[J ].混凝土,2019(8):82-87.H A NFX ,C A O D Y ,L I U Q ,e t a l .A n a l ys i s o f t h e i n f l u e n c e o f a d m i x t u r e o n t h e c o m p r e s s i v e a n d s p l i t t i n g t e n s i l es t r e n g t ho fC 30r e c y c l e dc o a r s ea g g r e ga t es e l f c o m p a c t i n g co n c r e t e [J ].C o n c r e t e ,2019(8):82-87.(i nC h i n e s e )[2] 刘清,韩风霞,高金东,等.大掺量粉煤灰自密实混凝土抗冻性能的试验研究[J ].混凝土,2016(5):38-40.L I U Q ,H A N F X ,G A OJD ,e 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t i n gc o n -c r e t e [J /O L ].[2019-12-12].h t t p :ʊs q .l i b .x j u .ed u .c n /r w t /C N K I /h t t p s /N N Y H G L U D N 3W X T L U P MW 4A /k c -m s /de t a i l /d e t a i l .a s p x ?d b c o d e =C A P J &d b n a m e =C A P J L A S T &f i l e n a m e =J Z C X 2019061900H&v =O K -M z s f %25m m d 2B 1V H y d H z N H I E f V k L E 4j 0t l y8S A 2J 8u o k T Q Q O s b x O 7z o 23P j t x 0T W n n gL U k .(i nC h i n e s e )271。
