特細砂混凝土的研究現狀及研究展望

汪彭生，邵欣，章環境

（1.雅礱江流域水電開發有限公司，成都610051；2.成都理工大學工程技術學院，四川 樂山 614000）

1 引言

隨著我國社會經濟的發展，建筑用砂的大量使用，導致混凝土用砂資源短缺。混凝土用砂中粗砂最為合適，特細砂在混凝土當中使用極有可能引起混凝土產生過寬的裂縫或者導致混凝土強度的降低。但隨著中粗砂資源日益減少，人們也開始研究特細砂的使用，特細砂在混凝土中應用已經有很長的歷史了，人們對于特細砂的有關特性也有了一定的了解，本文主要總結了特細砂混凝土的研究現狀，并對其發展情況作出幾點展望。

2 特細砂混凝土研究現狀

2.1 特細砂混凝土配合比設計研究

在重慶某公路施工中，李莉[1]在特細砂水泥路面混凝土配合比設計中采用正交試驗的方法，得到了施工應用良好的配合比。戴愛榮[2]將機制砂和特細砂的特性進行對比，在特細砂中摻入了一定比例的機制砂，得到了級配良好的砂子，配制出了性能良好的混凝土。

2.2 外加劑和摻合料在特細砂混凝土中的使用研究

特細砂混凝土雖然很難配制出高強度的混凝土，但是人們發現如果摻入一些摻合料和外加劑的話，特細砂混凝土的強度就可以提高，甚至可以配制高強混凝土。龔尚龍[3]將硅粉加入特細砂混凝土中，配制出了強度等級為C80的高強混凝土，與此同時也提高了混凝土的抗滲性和抗凍性。王衛紅[4]采用雙摻技術改善了特細砂混凝土的和易性，并配制出強度等級為C50的高強特細砂混凝土。

2.3 碾壓混凝土應用特細砂的研究

工程中特細砂還廣泛地應用于碾壓混凝土，在馬回水電站攔河壩工程中，張玉寶[5]使用兩種細度模數的特細砂，并且加入了適量的粉煤灰，經過了多次的研究試驗，最終得到了在適用于碾壓混凝土的特細砂混凝土的配合比。具有一定的工程實踐意義。

2.4 鐵路工程中特細砂混凝土的應用

鐵路工程中會使用大量的混凝土，良好的中砂的來源比較匱乏，運輸距離也較遠，李饗民[6]反復對特細砂混凝土做配合比試驗，采用對比試驗，加入不同摻量的減水劑和不加減水劑的混凝土，進行對比之后發現摻入了一定量的減水劑后，混凝土的強度、耐久性等都有一定的提高，并且成功應用于鐵路混凝土的施工中。

2.5 特細砂混凝土在水下的應用

瀘州長江大橋主橋基礎是屬于大體積的水下混凝土，賈國盛等[7]充分利用了當地的特細砂資源，配制了大流動性的混凝土，并且在水下大體積混凝土得到了應用。

2.6 “三低一高”設計原則在工程中的應用

特細砂混凝土在施工中極易出現裂縫，高鳳山水利樞紐工程采用的“三低一高一摻”的設計方法，成功地解決了特細砂混凝土容易產生裂縫的問題[8]。李光偉[9]結合現有的嘉陵江流域航電工程，通過對比試驗得出采用“三低一高一摻”的設計方法在特細砂混凝土中是可行的。

2.7 纖維材料在特細砂混凝土中的應用

纖維材料加入混凝土之后會提高混凝土的抗裂和抗凍等特性，在特細砂混凝土中也有應用。有研究發現在特細砂摻入纖維合適的量是在大于0.08且小于0.12，否則會降低其脆性[10]。胡文忠[11]研究發現在特細砂混凝土中摻入聚丙烯纖維會使特細砂混凝土的流動性減小，特細砂混凝土的劈裂抗拉強度也會有12%～23%的提高。

2.8 沙漠特細砂的應用

大量的細度模數在0.85～1.30的特細砂存在于我國的陜北沙漠中，楊紅霞[12]發現砂率對沙漠特細砂混凝土的影響很大，建議配制沙漠特細砂混凝土按照三低一超的原則，加入減水劑。張峰[13]運用騰格里沙漠特細砂配制出強度等級高于C60的特細砂混凝土，并且建議特細砂中所用砂率常用范圍為22%～33%。張財[14]通過對撒哈拉沙漠特細砂的研究，建議沙漠特細砂混凝土應該降低用水量和砂率，并提出應在實際施工中適當增加攪拌時間。

3 特細砂混凝土研究展望

3.1 對某個區域或流域內的特細砂進行系統的研究

每個地區或者每個流域形成的特細砂的特性差異甚微，有一定的區域性，所以針對一個區域的特細砂做系統的研究是有一定的工程意義的，也便于今后人們對特細砂的應用，便于整個地區的工程技術進步和經濟上的發展。

3.2 采用圖像識別技術研究特細砂混凝土

圖像識別技術其實是一種計算機程序，不僅可以觀察混凝土微觀結構和水化產物，而且還可以進行定量分析，進而可以用來分析其對混凝土宏觀所表現出的力學性能、抗滲透性、抗碳化性以及耐久性能等方面的性能的影響[15]。

3.3 針對特細砂的形態效應進行研究

特細砂通常存在于沙漠地帶或者是河流的中下游地帶，從微觀上觀察特細砂，表面多數是圓形，比較光滑，并且特細砂比表面積大，與水泥石的接觸面積就更大，那么研究特細砂的形態效應對混凝土宏觀特性的影響就非常有必要。張穎[16]對遼河的特細砂形態特征進行了分形研究，采用了加密篩分試驗并結合分形理論得出特細砂樣本質量表征分維值DM，發現特細砂的粒徑分布具有明顯的分形特點。

3.4 針對特細砂混凝土的界面性能做研究

特細砂顆粒小，與普通砂子比較，比表面積大，從特細砂混凝土與普通混凝土的微觀上進行比較，兩者的區別主要在于特細砂與水泥石的接觸面積更大，即所謂二級界面的體積大，所以混凝土在受力狀態下，其薄弱區域也相對比較大，現階段針對混凝土界面的研究已經取得一定的研究成果，單針對特細砂混凝土的二級界面做系統的研究是非常少的，可以分析特細砂混凝土漿與普通砂混凝土的微觀層次上的區別，進而可以從微觀角度分析特細砂混凝土的界面特征，最終可以將其微觀特征與宏觀力學性能建立聯系[17]。

4 結語

本文針對特細砂混凝土應用存在的一些問題、應用的現狀、研究現狀進行了分析，針對其應用現狀提出幾點研究展望。今后的水利、土建工程中使用特細砂會越來越廣泛，相信在特細砂在混凝土應用中存在的問題也將會一一得到解決的，在特細砂的應用領域一定可以取得可觀的進步和研究成果。