關于特細砂混凝土力學性能及抗滲試驗的分析

文｜貴州省水利科學研究院 令疆宇丹

1 引言

2 特細砂混凝土配合比設計

2.1 混凝土配置強度

混凝土對配置強度具有一定的要求，滿足強度條件后才能夠進行使用，否則將會對水利工程質量造成影響?；炷翉姸鹊燃売谩疤枴边M行表示，如C40、C50 等。在水利工程中，混凝土需要承受較大的壓力，因而對混凝土的強度要求較高，若混凝土強度不符合要求，則需要重新對混凝土進行配置，進而造成材料的浪費。因此，需要嚴格按照配合比對混凝土進行配置，使混凝土具有良好的配置強度。混凝土配置強度需要具有95%的保證率，這樣的強度才能夠符合標準，使混凝土能夠順利地投入到水利工程中?；炷翉姸扔嬎愎饺缦拢?/p>

其中，fcu,o為強度等級（MPa），fcu,k為配置輕度（MPa），σ 為標準差（MPa），通常取5MPa。以C40、C50 為例，對應的配置強度分別為48.2MPa、58.2MPa，進而得到對應強度等級的配置強度。

2.2 水膠比與用水量

通過水膠比可以反應凝膠材料的用量，對混凝土強度具有一定的影響。水膠比與骨料種類、配置強度具有密切的關系，需要基于這兩者進行計算。另外，還會受到抗壓強度的影響，所有水膠比（W/B）計算方法如下：

其中，αa、αb為骨料的回歸系數，取值為0.53、0.20；fb為抗壓強度。通過上式可知，在回歸系數、配置強度不變的情況下，水膠比主要受到抗壓強度的影響，調整抗壓強度是提高水灰比例的關鍵。

混凝土用水量主要由坍落度決定，通常情況下，混凝土坍落度一般在120-160mm 之間，對應的單位用水量為215kg。同時，還會受到減水率的影響，本試驗減水率控制在20%-25%之間?；炷劣盟坑嬎愎饺缦拢?/p>

其中，mw0為用水量，mw為單位用水量，δ 為減水率。當mw＝215kg，20%≤δ≤25% 時，混凝土用水量在161-172kg 之間，取兩者的平均值167kg 作為用水量即可。

2.3 膠凝材料用量

凝膠材料可以增強混凝土的膠結作用，使混凝土之間能夠快速地粘合，形成良好的膠凝效果。膠凝材料需要按照一定的配比進行添加，嚴格對摻量進行控制，進而形成正確的配合比。膠凝材料主要為水泥、礦物摻和料，需要通過計算的方式得到確切的用量，提高膠凝材料的摻和精度。膠凝材料用量受到水膠比的影響，用水量mho（kg/m3）可以通過計算得到，所以膠凝量mb0＝mho/(W/B)，進而完成膠凝總量的計算。規定礦物摻合料的摻量為γ（%），則可以得到對應的用量為γmb0。再從凝膠總量中去除礦物摻合料便可以得到水泥用量，即mho-γmb0。通過上述方法，便可以完成凝膠材料用量的計算，使用量能夠得到較為準確地評估，進而保障凝膠材料配合比的合理性，使凝膠材料得到正確的使用。

2.4 含砂率及骨料用量

含砂率對混凝土性能具有較大的影響，需要做好含砂率的計算工作，確定砂石的具體摻量，保障砂石使用的合理性。含砂率由砂和石的質量進行求得，計算公式如下：

砂與石在本質上并沒有區別，但在建筑工程中以粒徑對砂與石進行規定，具體規則如下：當粒徑≤5mm 時，則為砂；當粒徑≥5mm 時，則為石。在混凝土配置過程中，含砂率選擇具有如下規律：第一，當粗集料用量較多時，需要增加含砂率，形成良好的級配關系；第二，當細沙用量較多時，為了使含水率降低，需要增加粗砂的用量。實際上，含砂率一般采用試配的方式，按照1%-2%的幅度進行遞增，進而得出最佳的含砂率配比。

武術對外教材內容缺乏標準，影響海外武術習練者的學習效果。武術教學出版物是決定武術國際傳播標準化的重要內容。武術國際傳播的標準化與武術“走出去”戰略的實施息息相關，標準化的傳播能夠使武術走得更遠，而在標準化的傳播進程中，武術傳播者和傳播媒介占據著重要的地位。當下，中國武術協會已出臺一系列政策，對赴外武術教師提出相關要求，并且重視赴外武術教師的崗前培訓，以期使武術的海外傳播道路更加標準化。除此之外，中國武術協會和國際武聯應該重點考慮對海外武術教師進行系統培訓，讓這些教師通過繼續教育提升業務素質，從而能夠從根本上改善武術海外教材缺乏標準的現狀，進一步推動武術國際傳播的標準化。

在骨料用量方面，一般采用質量法進行計算，含砂率Sp與粗、細集料的質量（mg、ms）具有如下關系：

2.5 試配及配合比調整

配合比計算工作完成后，需要對混凝土進行試配，對材料的摻量進行調整，使特細砂混凝土具有良好的性能。在試配過程中，需要保證水膠比不變，將水膠比作為參考標準展開計算。以C30 混凝土配置為例，需要對水膠比與抗壓強度的關系進行確定，如圖1所示。由曲線可知，水膠比與抗壓強度為線性關系，在實際配置過程中，水膠比需要略大一些，使配置強度能夠得到保證。

圖1 C30 混凝土水膠比與抗壓強度關系曲線

本試驗中，經過計算C30 混凝土對應的水膠比為0.48，需要通過上述公式，圍繞該數據對用水量、骨料用量等進行計算，使混凝土配合比能夠得到確定。在試配過程，需要根據理論值對配合比進行調整，最終得到的混凝土配合比見表1所示。

表1 C30 混凝土配合比

3 特細砂混凝土力學性能試驗

3.1 抗壓強度試驗

本試驗為立方體抗壓強度試驗，將C30 混凝土進行制樣，制作成200mm×200mm×200mm 的立方體，將其作為試樣進行試驗。試驗步驟如下：試樣制作完成后，通過壓力試驗機進行試驗，對混凝土立方體進行持續加壓，加壓速率為0.4MPa/s。由試驗機對受力情況進行記錄，直至立方體遭到破壞后停止記錄，標志著試驗過程結束。特細砂含量對抗壓強度具有一定的影響，需要對特細砂含量與強度關系進行分析，采用特細砂含量為15%、30%、45%的試樣進行試驗，采用上述試驗方法進行壓力測試，得到壓力極限值分別為3.5MPa、2.2MPa、1.5MPa。上述數據表明，特細砂含量越高，混凝土的壓力極限值就越小，不利于混凝土抗壓強度的提升。因此，將特細砂的含量控制為15%較為合適。

3.2 抗拉強度試驗

本試驗為劈裂抗拉試驗，用于對混凝土抗拉強度進行測試，采用C30 混凝土進行制樣，制作成120mm×120mm×120mm的立方體，試驗流程如下：將試樣置于承壓板中心進行試驗，對立方體中心進行加壓，同時需要對加壓速率進行控制，采用0.06MPa 的速率進行加壓，對立方體的破壞荷載進行記錄。特細砂含量對抗拉強度具有一定的影響，需要通過試驗的方式進行分析，采用特細砂含量為15%、30%、45%的試樣進行試驗，通過上述方式對抗拉極限值進行測試，得到抗拉極限值分別如下：3.8MPa、2.1MPa、1.6MPa。抗拉強度隨著特細砂含量的增加而增加，特細砂含量為15%是抗拉強度最大。特細砂屬于細骨料，有助于顆粒間的接觸，使混凝土的抗拉強度能夠增加，因而特細砂有助于抗拉強度的提升。

3.3 彈性模量試驗

本試驗需要在靜壓條件下進行，對混凝土的彈性模量進行測試，采用C30 混凝土進行制樣，制作成200mm×200mm×300mm 的長方體，試驗流程如下：將試樣置于承壓板上，在混凝土中心處逐漸增加壓力，對彈性模量進行測試。壓力增加速率為0.05MPa，每個壓力值需要保持30s，使彈性模量穩定后再進行測試，保障測試結果的精準程度。在試驗過程中，當變形量超出20%平均水平時，需要重新進行試驗，判斷是否是由于測量不準造成的。特細砂含量對彈性模量的影響試驗如下：采用特細砂含量為0%、15%、30%、45%的試樣進行測量，對彈性模量的最大值進行測試，得到對應的數值 如 下：41.35GPa、43.49GPa、42.75GPa、42.02GPa。由此可見，特細砂含量為15%時，混凝土的彈性模量最大，具有良好的彈性恢復能力。

3.4 收縮性能試驗

混凝土在使用過程中具有收縮現象，一旦收縮量過大，混凝土將會難以恢復，甚至產生開裂問題，對混凝土施工質量造成影響。采用C30 混凝土進行制樣，制作成100mm×100mm×500mm 的長方形，通過收縮變形測定儀進行試驗，對混凝土的收縮性能進行測試。收縮性能試驗步驟如下：在常溫下對試件的正常收縮情況進行測試，采用手動振搗方式使試件成型，對試件的形變情況進行測試。形變量需要通過測定儀進行讀數，分別對初凝與成型兩個時間點進行測試，對試件的收縮性進行檢驗。采用特細砂含量為15%、30%、45%的試樣進行測量，對應的收縮變化率分別為75.3%、92.5%、119.7%。在收縮變化方面，特細砂含量為30%時，收縮變化較為正常，試件收縮后能夠進行恢復，可以保障混凝土的收縮性能。

4 特細砂混凝土抗滲性能試驗

4.1 含砂率對抗滲性能影響

含砂率對抗滲性能具有一定的影響，需要采用試驗的方式對兩者的影響進行探究。在試驗條件方面，采用水膠比為0.48的C30 混凝土進行試驗，對含砂率與抗滲性能的關系進行分析?？節B性能可由滲透系數進行量化，這樣便可以準確地對抗滲性能進行分析。通過試驗測定，可以得到含砂率與滲透系數之間的關系如圖2所示。從整體效果來看，滲透系數隨著含砂率的增加而減少，并且減少幅度逐漸下降。從含砂率17%至21%，含砂率對滲透系數的影響較大，而含砂率大于21%之后，滲透系數基本趨于穩定，下降幅度不再明顯。滲透系數與抗滲性能呈現反比關系，抗滲系數越小，抗滲性能越強。由此可見，最佳含砂率為21%，此時混凝土具有良好的抗滲性能，能夠降低水分的滲透作用。

圖2 含砂率與滲透系數關系曲線

4.2 粉煤灰摻量對抗滲性能影響

粉煤灰摻量同樣會對滲透性造成影響，為了保證分析結果的準確性，需要通過試驗的方式進行分析。經過試驗分析，可以得到如圖3所示的關系曲線。從整體效果來看，隨著粉煤灰摻量的增加，滲透系數先減小、后增大。在這種情況下，滲透系數便存在最小值問題，同時在該處混凝土的抗滲性能最強。當粉煤灰摻量為20%，抗滲系數最?。划敺勖夯液繛?5%、25%時，抗滲系數基本相同，并且曲線呈現近似對稱。由此可見，在對粉煤灰摻量進行選擇時，為了降低材料的消耗，需要在15%-20%之間進行選擇，這樣可以有效地對粉煤灰的用量進行限制，有助于混凝土成本的節約，并且保障混凝土的抗滲性能。

圖3 粉煤灰含量與滲透系數關系曲線

4.3 滲水性能試驗結果分析

為了進一步對混凝土滲透性能進行分析，需要進行滲透深度試驗，確定水分對混凝土的實際影響，保障混凝土具有較強的抗滲能力。采用特細砂含量為15%、30%、45%的混凝土進行試驗，試樣規格為100mm×100mm×200mm。將制樣置于盛水容器中，靜置24h。然后，需要水分滲透深度進行測試，對混凝土的滲透性能進行分析。采用Minitab 對試驗數據進行統計，使混凝土滲透情況能夠得到對比。經過測試，對應的滲透深度分別為10mm、8mm、5mm，特細砂含量越高，混凝土對應的空隙越小，滲水抗性越強。滲透深度越小，說明混凝土對水分的阻礙作用越強，將其應用在水利工程中越有利，能夠為水利工程的抗滲能力提供重要保障。由此可見，特細砂含量為15%時，混凝土的滲透性能最強，進而使混凝土具有良好的抗滲性能。

5 結論

綜上所述，特細砂混凝土對配合比具有較高的要求，一旦配合比不合理，將會對混凝土的強度造成影響，導致混凝土無法進行使用。在水利工程施工前，需要對混凝土的性能進行分析，使混凝土的強度能夠得到保障，防止混凝土結構受到損傷。同時，還需要具有較強的抗滲性能，降低水域環境對混凝土的侵蝕，保障混凝土符合水利工程施工的特點。