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在当前基础设施加速建设过程中,能源和建筑材料的减少问题日益凸显,如何合理利用当地资源并保证工程质量成为众多学者研究的主要课题之一。砂岩作为一种天然岩石,种类较多,岩性不同其表现出来的性质也千差万别。本文依托青海加西公路项目,针对砂岩碎石在C40混凝土中的应用问题,进行了以下研究:
(1)对砂岩碎石的母岩进行了试验研究,XRD岩况分析表明该砂岩石英成分占92.4%,石英成分中的隐-微晶石英约和波状消光石英具有潜在碱硅酸反应,砂浆长度法碱活性试验半年膨胀率为0.03%,表明其不具有碱硅酸活性,并对砂岩的单轴抗压强度、抗冻性、吸水性和耐崩解性进行试验,结果表明该砂岩具有良好的强度和耐久性能。
(2)生产碎石的砂岩母岩饱水抗压强度宜不小于100MPa,砂岩碎石针片状颗粒含量不大于10%;砂岩碎石技术指标满足规范中Ⅱ类集料的技术标准,可用作C30~C60普通混凝土的集料。
(3)对砂岩碎石混凝土进行配合比设计,利用砂岩碎石和天然砂、砂岩碎石和砂岩机制砂配制不同水胶比的混凝土,将不同胶水比与28d抗压强度进行线性拟合,得到砂岩碎石普通混凝土配合比设计水胶比估算的经验公式回归系数αa=0.66,αb=0.59。
(4)采用SEM对砂岩碎石混凝土的微观结构进行分析,并与玄武岩碎石混凝土对比,发现不同类型集料导致混凝土界面过渡区的结构有所差别,砂岩碎石和天然砂混凝土结构最为致密,砂岩碎石和砂岩机制砂混凝土结构相对疏松。
(5)研究了砂岩碎石C40混凝土不同龄期的力学性能和耐久性能,并与玄武岩碎石混凝土作对比,结果表明:在水胶比、工作性一致的情况下,砂岩碎石和天然砂混凝土的劈裂抗拉强度略低;砂岩碎石和天然砂混凝土抗压强度和弹性模量性能最优,玄武岩碎石混凝土力学性能居中,砂岩机制砂混凝土力学性能相对最差,砂岩机制砂混凝土的弹性模量不满足规范要求,不宜用于C40混凝土;砂岩碎石和天然砂混凝土抗渗性、抗氯离子渗透性、抗碳化性、抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性能和早期抗裂性能最优,抗碳化评价等级为T-Ⅴ,早期抗裂性能评价等级为L-Ⅳ,玄武岩碎石混凝土次之,砂岩机制砂混凝土耐久性相对较差;耐久性均满足设计使用100年的年限要求。
本研究表明,母岩饱水抗压强度高于100MPa的砂岩碎石和天然砂配制的C40混凝土具有良好的力学和耐久性能,满足工程设计指标的要求,可应用于加西公路C40及C40以下的混凝土工程。
(1)对砂岩碎石的母岩进行了试验研究,XRD岩况分析表明该砂岩石英成分占92.4%,石英成分中的隐-微晶石英约和波状消光石英具有潜在碱硅酸反应,砂浆长度法碱活性试验半年膨胀率为0.03%,表明其不具有碱硅酸活性,并对砂岩的单轴抗压强度、抗冻性、吸水性和耐崩解性进行试验,结果表明该砂岩具有良好的强度和耐久性能。
(2)生产碎石的砂岩母岩饱水抗压强度宜不小于100MPa,砂岩碎石针片状颗粒含量不大于10%;砂岩碎石技术指标满足规范中Ⅱ类集料的技术标准,可用作C30~C60普通混凝土的集料。
(3)对砂岩碎石混凝土进行配合比设计,利用砂岩碎石和天然砂、砂岩碎石和砂岩机制砂配制不同水胶比的混凝土,将不同胶水比与28d抗压强度进行线性拟合,得到砂岩碎石普通混凝土配合比设计水胶比估算的经验公式回归系数αa=0.66,αb=0.59。
(4)采用SEM对砂岩碎石混凝土的微观结构进行分析,并与玄武岩碎石混凝土对比,发现不同类型集料导致混凝土界面过渡区的结构有所差别,砂岩碎石和天然砂混凝土结构最为致密,砂岩碎石和砂岩机制砂混凝土结构相对疏松。
(5)研究了砂岩碎石C40混凝土不同龄期的力学性能和耐久性能,并与玄武岩碎石混凝土作对比,结果表明:在水胶比、工作性一致的情况下,砂岩碎石和天然砂混凝土的劈裂抗拉强度略低;砂岩碎石和天然砂混凝土抗压强度和弹性模量性能最优,玄武岩碎石混凝土力学性能居中,砂岩机制砂混凝土力学性能相对最差,砂岩机制砂混凝土的弹性模量不满足规范要求,不宜用于C40混凝土;砂岩碎石和天然砂混凝土抗渗性、抗氯离子渗透性、抗碳化性、抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性能和早期抗裂性能最优,抗碳化评价等级为T-Ⅴ,早期抗裂性能评价等级为L-Ⅳ,玄武岩碎石混凝土次之,砂岩机制砂混凝土耐久性相对较差;耐久性均满足设计使用100年的年限要求。
本研究表明,母岩饱水抗压强度高于100MPa的砂岩碎石和天然砂配制的C40混凝土具有良好的力学和耐久性能,满足工程设计指标的要求,可应用于加西公路C40及C40以下的混凝土工程。