喷射沙漠砂混凝土材料物理力学性能研究 ——以阿拉尔市十二团沙漠砂为例
随着西部大开发和兵团向南发展等政策实施,新疆南疆地区建筑行业得到了快速的发展,但建筑用砂资源短缺的现状日益凸显。南疆地区沙漠砂资源丰富,采用沙漠砂替代普通砂可以缓解建筑用砂短缺的现状。经过查阅文献发现,沙漠砂的物理化学性质不能直接应用于混凝土中,本研究采用室内试验的试验方法,将沙漠砂按一定的比例替换喷射混凝土中的普通砂来制备沙漠砂喷射混凝土材料,研究沙漠砂替换率对混凝土物理力学性能及与基层、钢筋粘结性能的影响,建立沙漠砂喷射混凝土力学强度BP模型,预测沙漠砂替换率对混凝土物理力学性能的影响规律,优选适宜的沙漠砂替换率;为进一步提高沙漠砂在喷射混凝土中的利用率,在沙漠砂替换率为50%时掺加玄武岩纤维,研究分析玄武岩纤维掺量对掺沙漠砂喷射混凝土材料物理力学性能的影响规律,确定适宜的玄武岩纤维掺量。研究成果为沙漠砂喷射混凝土在工程上的应用提供一定的理论依据。本研究主要成果如下:（1）通过采用0（对照组）、10%、20%、30%、40%、50%的沙漠砂替代天然砂,研究沙漠砂替换率对喷射混凝土坍落度和力学性能的影响。结果表明:随着沙漠砂替换率的提高,沙漠砂喷射混凝土拌合物坍落度呈现先增长后降低的趋势,在替换率为10%时最高,达到113 mm,当替换率超过30%时,拌合物坍落度已经不满足80～120 mm的规范要求。在替换率为50%时坍落度最低,仅有12 mm;抗压强度总体呈现先上升后下降的趋势,替换率为50%时,相较对照组,28 d抗压强度为38.22 MPa,替换率超过50%后开始大幅下降,并在沙漠砂替换率为70%时仅有27.85 MPa,已不满足C30强度设计要求;劈裂抗拉强度和抗折强度则呈现下降趋势,替换率为50%时,强度相较于对照组,28 d劈裂抗拉强度和抗折强度相较于对照组分别下降了50.68%和15.97%。通过综合分析认为,沙漠砂在喷射混凝土中最佳替换率为10%;通过建立沙漠砂喷射混凝土材料力学强度预测BP模型对力学强度进行预测,结果表明:沙漠砂在喷射混凝土中最佳替换率为15%。（2）研究不同沙漠砂替换率下沙漠砂喷射混凝土材料与旧混凝土面和带肋钢筋的粘结强度。研究表明:混凝土与基层混凝土粘结强度随沙漠砂替换增长而降低,发展趋势与混凝土劈裂抗拉强度发展趋势相似,都在替换率为20%时显著下跌;在沙漠砂替换率为10%～50%时,沙漠砂喷射混凝土与钢筋粘结强度低于对照组,通过显著性分析发现:沙漠砂替换率对喷射混凝土材料与钢筋粘结强度影响较小。（3）在沙漠砂替换率为50%时,研究不同掺量的玄武岩纤维对沙漠砂喷射混凝土材料力学性能的影响。通过力学性能试验和喷射混凝土强度预测模型发现:当玄武岩纤维掺量在1 kg/m~3时,沙漠砂喷射混凝土28 d抗压强度为40.61 MPa,相较于基准组提高5.59%,28 d劈裂抗拉强度最大为2.86MPa,相较于基准组提高13.49%,28 d抗折强度为3.69 MPa,相较于基准组提高18.65%。强度综合表现最优,可较好的应用于临时支护中。
- 作者：
- 管裕
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 安巧霞
- 中图分类号：
- TU528
- 关键词：
- 沙漠砂；替换率；力学性能；粘结强度
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