人工砂混凝土性能试验研究.pdf

人工砂混凝土性能试验研究 ① 汪学清１， 沈正艳１， 潘国栋２， 陈剑雷１ （１．中国矿业大学（北京） 力学与建筑工程学院，北京 １０００８３； ２．威海市文登区泽库镇人民政府，山东 威海 ２６４４０４） 摘 要 采用正交试验方法配制了不同人工砂取代率、石粉含量、粉煤灰含量的混凝土，对比了每组混凝土的坍落度，研究了 ３ ｄ、 ２８ ｄ 龄期混凝土的抗压性能。 结果表明最优配比的人工砂取代率、石粉含量和粉煤灰含量分别为 １０％、３％和 ５％，此时 ２８ ｄ 抗压 强度为 ４０．１ ＭＰａ，满足 ３０ ＭＰａ 的混凝土设计强度。 关键词 人工砂混凝土； 骨料； 正交试验； 抗压强度； 坍落度 中图分类号 ＴＵ５２８文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０２．００６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０２－００２８－０５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｓａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＷＡＮＧ Ｘｕｅ⁃ｑｉｎｇ１， ＳＨＥＮ Ｚｈｅｎｇ⁃ｙａｎ１， ＰＡＮ Ｇｕｏ⁃ｄｏｎｇ２， ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ⁃ｌｅｉ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ）， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｐｅｏｐｌｅ′ｓ Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｅｋｕ Ｔｏｗｎ， Ｗｅｎｄｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｗｅｉｈａｉ Ｃｉｔｙ， Ｗｅｉｈａｉ ２６４４０４， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓａｎｄ， ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔｏｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｆｌｙ ａｓｈ． Ｔｈｅ ｓｌｕｍｐ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｆｔｅｒ ３⁃ｄ ａｎｄ ２８⁃ｄ ｃｕｒｉｎｇ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓａｎｄ， ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔｏｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｆｌｙ ａｓｈ ａｔ １０％， ３％ ａｎｄ ５％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｎ ｂｅ ４０．１ ＭＰａ ａｆｔｅｒ ２８⁃ｄａｙ ｃｕｒｉｎｇ， ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ３０ ＭＰａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓａｎｄ ｉｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ； ａｇｇｒｅｇａｔｅ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ； ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ； ｓｌｕｍｐ 混凝土中的骨料主要包括石子和砂，目前砂主要 采用河沙、海砂、山砂和江砂等天然砂［１］，而自然界中 的天然砂石料是不可再生资源，十分有限，为满足建设 施工需求，需要使用人工生产的骨料来替代天然砂石 料，因此，深入了解人工砂混凝土力学性能有助于工程 建设的顺利开展。 前人对人工砂混凝土进行了大量研 究［２－６］，但主要考虑单因素对混凝土的影响。 混凝土 是多种材料共同胶结而成的产物，本文综合考虑人工 砂、石粉、粉煤灰对混凝土性能的影响，可为人工砂混 凝土的配置提供一定参考。 １ 材料及试验方法 １．１ 试验原材料 本次试验研究的重点是人工砂混凝土的性能，所 采用的细骨料分为天然砂和人工砂两类，粗骨料是天 然碎石。 细骨料人工砂选自山东枣庄所产的碎石，采用小型 颚式破碎机和人工破碎所得，其砂粒径小于 ４．７５ ｍｍ。 对破碎所得人工砂进行了筛分，结果见表 １ 和图 １。 表 １ 人工砂各筛分计筛余量含量 粒径／ ｍｍ含量／ ％ ２．３６４０．１ １．１８１１．３ ０．６１７．７ ０．３１２．６ ０．１５１１．４ 细度模数 Ｍｘ计算公式为 Ｍｘ＝ Ｎ２ ＋ Ｎ ３ ＋ Ｎ ４ ＋ Ｎ ５ ＋ Ｎ ６ － ５Ｎ１ １００ － Ｎ１ （１） 式中 Ｎｉ为累计筛余百分率，ｉ＝１，２，３，４，５，６。 ①收稿日期 ２０１９－１１－１８ 基金项目 国家级大创项目（Ｃ２０１８０６０９９） 作者简介 汪学清（１９７１－），男，山东成武人，博士，副教授，主要研究方向为岩石力学、工程爆破、人工智能及无线传感网络。 第 ４０ 卷第 ２ 期 ２０２０ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩNＩNＧ ＡND ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥNＧＩNＥＥＲＩNＧ Ｖｏｌ．４０ №２ Ａｐｒｉｌ ２０２０ 2**mm  0 20 40 60 80 100 0.1500.30.61.182.364.75 30B         9. I 99 图 １ 人工砂筛分曲线（第一级配区） 将图 １ 数据代入式（１），计算得到本次试验人工 砂的细度模数为 ３．２，分配曲线为第一级配区。 根据筛 分曲线和细度模数判断为粗砂。 细骨料天然砂为细度模数 ２．７～３．０ 的天然中砂， 颗粒级配符合 ＪＧＪ５２２００６普通混凝土用砂质量标 准中砂颗粒级配Ⅱ区，属中砂范围，其物理性质如表 ２ 所示。 表 ２ 天然砂物理性质 表观密度 ／ （ｋｇｍ －３ ） 堆积密度 ／ （ｋｇｍ －３ ） 空隙率 ／ ％ 颗粒 级配 细度 模数 含泥量 ／ ％ ２ ６０５１ ５１５４０Ⅱ区２．９０．５ 天然粗骨料为 ４．７５～１６ ｍｍ 天然碎石，根据建筑 用卵石、碎石（ＧＢ／ Ｔ１４６８５２０１１）进行检验，其主要物 理性质如表 ３ 所示。 表 ３ 天然粗骨料物理性质 项目 表观密度 ／ （ｋｇｍ －３ ） 堆积密度 ／ （ｋｇｍ －３ ） 空隙率 ／ ％ 含泥量 ／ ％ 压碎指标 ／ ％ 标准＞２ ６００＞１ ３５０＜４７＜０．５＜３０ 实测２ ７１５１ ６５０４１０．４２８ 本试验根据实际情况采用了山东枣庄中联水泥有 限公司生产的中联 ＰＣ ３２．５ 复合硅酸盐水泥。 水为实验室普通自来水。 试验所用减水剂为聚羧酸系和萘系减水剂。 通过 水泥净浆流动性测试试验，比较了两种减水剂的水泥 净浆流动度，来选择减水剂种类和确定合适掺量［７］， 结果见表 ４。 从表 ４ 得出，减水剂掺量不断增多，两种 减水剂作用下的净浆流动度都是先增大而后减小，从 试验数据中分析得出聚羧酸减水剂掺量为 ０．２５％时， 流动度最大且满足流动性要求。 故此选用聚羧酸系减 水剂，最佳掺量为 ０．２５％。 表 ４ 水泥净浆流动性试验结果 减水剂种类减水剂掺量／ ％流动度／ ｍｍ ０．１５１５４ ０．２１５７ 聚羧酸系减水剂０．２５１６１ ０．３１５８ ０．３５１５５ ０．５１３５ ０．７１４２ 萘系减水剂０．９１５６ １．１１５１ １．３１４３ １．２ 试验方法 人工砂混凝土性能试验研究中，设计混凝土目标 强度等级为 Ｃ３０。 研究不同人工砂替代率、石粉含量 和粉煤灰含量下人工砂混凝土的工作性能及基本力学 性能，系统研究人工砂混凝土的坍落度及其在 ３ ｄ、２８ ｄ 龄期下的抗压强度。 试验采用的配合比是在普通混凝土配合比的基础 上，在水泥、粗骨料、水和减水剂掺量不变的前提下，改 变细骨料的取代率以及石粉和粉煤灰的掺量。 参照普 通混凝土配合比计算 Ｃ３０ 混凝土的配合比为 ｍ水泥∶ ｍ砂∶ｍ石＝ １ ∶１．４９ ∶３．０２，水灰比 Ｗ／ Ｃ ＝ ０．４１，砂率为 ３３％［８］，聚羧酸减水剂掺量为 ０．２５％。 为找出最佳的配比方案，通过尽量少的试验，来达 到相对较好的试验效果，本试验采取正交试验的方 法［９］。 选取影响人工砂混凝土性能的人工砂取代率、 石粉和粉煤灰掺量 ３ 个因素进行研究。 正交试验因素 水平见表 ５。 其中，Ａ 为人工砂含量占总细骨料的百 分比；Ｂ 为石粉含量占总粗骨料的百分比，本试验所用 石粉为制备人工砂过程中筛分所得，粒径小于 ０．１５ ｍｍ；Ｃ 为粉煤灰占胶凝材料的百分比。 表 ５ 正交试验因素水平表 水平 因素 ＡＢＣ １１０００ ２２０３５ ３３０６１０ 根据正交试验方案表计算出每一组试验的混凝土 配合比，将拌好的人工砂混凝土装入模具，放在混凝土 振动台上振实并将其表面刮平。 将振实后的混凝土在 ２０ ℃下养护 ２４ ｈ 后脱模、编号，再放入养护室。 养护 条件温度 ２０３ ℃，湿度 ９０％。 ９２第 ２ 期汪学清等 人工砂混凝土性能试验研究 ２ 试验结果及分析 本次试验测试的是龄期３ ｄ 和２８ ｄ 的人工砂混凝 土抗压强度，试验仪器为 ＹＡＷ－２０００ 型微机控制电液 式压力试验机。 采用直观分析法处理试验数据。 各配合比下混凝 土表观密度、坍落度及 ３ ｄ、２８ ｄ 抗压强度正交试验结 果见表 ６，极差分析见表 ７。 表 ６ 各配合比下混凝土表观密度、坍落度及 ３ ｄ、２８ ｄ 抗压强 度正交试验结果 序号ＡＢＣ 表观密度 ／ （ｇｃｍ －３ ） 坍落度 ／ ｍｍ 抗压强度／ ＭＰａ ３ ｄ２８ ｄ １１１１２ ２３７．３５４０．１２７．８５４０．６２ ２１２２２ ２４０．３１３７．４１６．０３４５．７６ ３１３３２ ２４８．４８４３．２１４．１４３３．１６ ４２１２２ ３０１．８１４４．０１９．４５３４．４３ ５２２３２ ２８５．２１４３．５２２．２８３２．４２ ６２３１２ ２５６．０３４０．８１６．５９３６．０６ ７３１３２ ２４１．６５３８．６１９．２５３６．０１ ８３２１２ ３２３．５４３７．９３２．１１３２．０４ ９３３２２ ２８３．００４５．０２０．３６３１．１１ 表 ７ 极差分析结果 极差 分析 ３ ｄ 抗压强度／ ＭＰａ２８ ｄ 抗压强度／ ＭＰａ坍落度／ ％ ＡＢＣＡＢＣＡＢＣ Ｋ１５８．０６６．５７０．５１１９．５ １１１．０ １０８．７ １２０．７ １２２．７ １１０．８ Ｋ２５８．３７０．４５５．８１０２．９ １１３．１ １１１．３ １２８．３ １１８．８ １２６．４ Ｋ３７１．７５１．０５５．６９９．１１００．３ １０１．５ １２１．５１２９１２５．３ Ｋ１／ ３１９．３２２．１２３．５３９．８３７３６．２４０．２４０．９３６．９ Ｋ２／ ３１９．４２３．４１８．６３４．３３７．７３７．１４２．７３９．６４２．１ Ｋ３／ ３２３．９１７１８．５３３．０３３．４３３．８４０．５４３４１．７ Ｒ４．６６．４５６．８４．３３．３２．５３．４５ ２．１ 人工砂混凝土的和易性能 由表 ６～７ 可以看出在试验因素水平变化范围内， 混凝土流动性受 Ｃ 因素（极差为 ５）的影响最显著，Ｂ 因素（极差为 ３．４）次之，Ａ 因素（极差为 ２．５）对强度指 标影响最小，所以各种因素对人工砂混凝土流动性能 的影响顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ，即粉煤灰掺量＞石粉掺量＞人 工砂取代率。 为了更好看出坍落度的变化规律，将坍落度试验 值绘于图 ２ 中。 从图 ２ 可以看出，坍落度对粉煤灰的影 响比较敏感，随着粉煤灰掺量增加，坍落度增加明显，当 粉煤灰掺量为 ５％时坍落度达到最大值，之后坍落度呈 逐渐减小趋势，但影响并不大。 粉煤灰中的 ＳｉＯ２和 Ａｌ２Ｏ３可以与水泥水化反应后生成的 Ｃａ（ＯＨ）２发生反 应产生水化硅酸凝胶，与水泥中硅酸盐的水化产物相 同，两者共同包裹在石子和砂表面，起到了润滑作用， 在相同的用水量下，能使混凝土坍落度加大，采用粉煤 灰也有利于降低泌水与离析，由此可得，加入适量粉煤 灰可以在一定程度上改善混凝土的坍落度。 A;B;8          43 42 41 40 39 38 37 36 A1A3A2B2B1C1B3C2C3 5, mm 图 ２ 三因素与混凝土坍落度关系 坍落度随着人工砂取代率增加先增加后减小。 坍 落度减小的主要原因是人工砂表面粗糙，棱角较多，使 得骨料之间的内摩擦力加大，所以混凝土的流动性变 差，坍落度降低。 随着石粉掺量增加，坍落度先减小后 增加，掺入适量的石粉能够填充骨料间的孔隙，使混凝 土密实度增加，石粉在骨料孔隙之间能起到微滚珠的 作用，减小了骨料之间的摩擦力，能起到改善混凝土坍 落度的作用。 ２．２ 人工砂混凝土的强度性能 从表 ７ 可知，各种因素对人工砂混凝土 ３ ｄ 抗压 强度的影响顺序为石粉掺量＞粉煤灰掺量＞人工砂取 代率；同理可得，各因素对混凝土 ２８ ｄ 抗压强度的影 响为人工砂取代率＞石粉掺量＞粉煤灰掺量。 为了进 一步分析三因素对于混凝土抗压强度的影响，将三因 素与 ３ ｄ 和 ２８ ｄ 抗压强度的关系绘于图 ３ 中。 从图 ３ 可以看出，随着人工砂取代率增加，混凝土 早期强度逐渐增加，主要原因是人工砂表面粗糙，棱角 较多，使得骨料之间的内摩擦力加大，所以混凝土的抗 压强度会提高；随着石粉掺入量增加，早期强度先增加 后降低，由于石粉填充人工砂的孔隙，弥补有棱角的人 工砂的不足，使得混凝土表观密度增大，提升了混凝土 的抗压强度，但是过量的石粉掺入造成有些石粉依附 在砂的表面，使得砂与水泥的粘结反应受到阻碍，影响 混凝土强度，使得混凝土抗压强度减小；随着粉煤灰掺 入量增加混凝土的强度逐渐降低。 随着人工砂取代率增加，２８ ｄ 抗压强度逐渐降 低，人工砂取代率为 １０％时混凝土强度达到最大；石 粉掺量的影响趋势同早期强度变化趋势相似，掺量为 ３％时，混凝土 ２８ ｄ 抗压强度最大；随着粉煤灰掺入量 ０３矿 冶 工 程第 ４０ 卷 A;B;8          24 23 22 21 20 19 18 17 16 A1A3A2B2B1C1B3C2C3 3 d 28, MPa A;B;8          40 39 38 37 36 35 34 33 32 A1A3A2B2B1C1B3C2C3 28 d 28, MPa 图 ３ 三因素与混凝土抗压强度关系 增加，２８ ｄ 抗压强度先增大后减小，存在一个最优掺 入量 ５％。 粉煤灰后期充分发生水化反应，能提高混 凝土密实度，从而有利于提高混凝土强度。 由于 ２８ ｄ 强度为混凝土的标准抗压强度，且随着时间增长，后期 强度变化不大，因此通过混凝土 ２８ ｄ 龄期的抗压强度 可以得到混凝土配合比最优方案为 Ａ１Ｂ２Ｃ２，即人工砂 取代率 １０％，石粉掺量 ３％，粉煤灰掺量 ５％。 ２．３ 人工砂混凝土最优配比验证 为增加试验的严谨性，特以最佳配合比再进行 ３ 组混凝土，进行复验，并与普通混凝土相比，试验数据 见表 ８。 表 ８ 人工砂混凝土与普通混凝土试验数据 混凝土 种类 配比／ ％ ＡＢＣ 坍落度 ／ ｍｍ 抗压强度／ ＭＰａ ３ ｄ２８ ｄ 人工砂混凝土１０３５４１．８２３４０．１ 普通混凝土０３５３８．５２６３８．４ 从表 ８ 可以看出，利用最优配比加入粉煤灰和石 粉可以提高混凝土强度，比设计强度 Ｃ３０ 提高了 ２８％，将人工砂取代天然砂可以进一步提高混凝土强 度，相比设计强度提高了 ３３．７％，相比普通砂混凝土的 抗压强度提高了 ４．４％。 与普通混凝土相比，人工砂混 凝土中人工砂表面棱角多，使得混凝土骨料之间的镶 嵌紧凑，石粉能够填充混凝土之间的孔隙，让混凝土变 得更加密实，粉煤灰能够与水泥发生化学反应使混凝 土流动性增大，所以人工砂混凝土的性能要优于普通 混凝土。 ２．４ 人工砂混凝土的经济效益分析 将 １ ｍ３的普通混凝土和人工砂混凝土各材料的 用量和价格列于表 ９，可以看出每立方米人工砂混凝 土材料费可节省 ３．５８８ 元。 人工砂混凝土既满足了设 计要求又提高了抗压强度，具有较好的经济效益和环 境效益。 对于某些大型工程，比如隧道开挖，由于道路 崎岖，隧道开采的碎石不易运出，可以利用开采出的碎 石制备人工砂，不仅解决了碎石乱堆砌的问题，而且缓 解了因材料输送不及时引起的窝工问题，极大减少了 河砂的购买和运输成本，经济效益显著。 表 ９ Ｃ３０ 人工砂混凝土与普通混凝土经济性比较 材料 单位 ／ （元吨 －１ ） 普通砂混凝土人工砂混凝土 每立方米材料 用量／ ｔ 费用 ／ 元 每立方米材料 用量／ ｔ 费用 ／ 元 水泥４５００．４０２１８０．９０．４０２１８０．９ 河砂６００．５９８３５．８８０．５３８ ２３２．２９２ 人工砂３００００．０５９ ８１．７９４ 粗骨料６５１．２１４７８．９１１．２１４７８．９１ 水３０．１６６ ５０．４９９ ５０．１６６ ５０．４９９ ５ 粉煤灰２３００．０２０ １４．６２３０．０２０ １４．６２３ 石粉３００．０３６ ４２１．０９２ ６０．０３６ ４２１．０９２ ６ 每立方米材料费用／ 元３０１．９０５ １３００．１１１ １ 以三峡二期工程泄洪坝段混凝土工程施工为例进 行人工砂混凝土经济分析，在三峡二期工程混凝土工 程施工中，混凝土工程施工技术又得到进一步的改进 和提高，混凝土浇筑强度连续三年闯过 ４００ 万立方米 大关，多次刷新混凝土浇筑强度世界纪录，泄洪坝段混 凝土浇筑施工工程量较大，混凝土总量 ７００ 多万立方 米，施工组织设计高峰月强度达 ３０ 万立方米／ 月［１０］。 三峡二期工程泄洪坝段混凝土工程经济性分析如表 １０ 所示。 表 １０ 三峡二期工程泄洪坝段混凝土工程经济性对比分析 混凝土 类型 混凝土方量 ／ 万立方米 每立方米费用 ／ 元 混凝土总费用 ／ 万元 普通混凝土７００３０１．９０５ １２１１ ３３３．５７ 人工砂混凝土７００３００．１１１ １２１０ ０７７．７７ 由表 ９ 可以得出，Ｃ３０ 人工砂混凝土可以比相同 配合比的普通混凝土节约 １．７９４ 元／ ｍ３，由表 １０ 可以 得出，在三峡二期工程泄洪坝段混凝土工程施工中应 １３第 ２ 期汪学清等 人工砂混凝土性能试验研究 用人工砂混凝土可以节约建筑材料费用 １ ２５５．８ 万元。 同时，人工砂可就地取材，利用施工中开采出的碎石进 行制备，取代一定量的河砂，减少了河砂的运输成本， 解决了碎石乱堆砌的问题，并且缓解了因材料输送不 及时引起的窝工问题，经济效益显著。 ３ 结 论 采用正交试验方法研究了人工砂取代率、石粉掺 量和粉煤灰掺量对人工砂混凝土的坍落度和抗压强度 的影响，得出以下结论 １） 粉煤灰掺量对坍落度影响最大，石粉掺量次 之，人工砂取代率对坍落度的影响最小。 ２） 石粉掺量对混凝土 ３ ｄ 抗压强度的影响最大， 粉煤灰掺量次之，人工砂取代率对 ３ ｄ 抗压强度的影 响最小；而对于混凝土 ２８ ｄ 抗压强度的影响则表现为 人工砂取代率＞石粉掺量＞粉煤灰掺量，掺入石粉能够 提高混凝土的早期性能，掺入粉煤灰和人工砂取代天 然砂对于混凝土后期的影响比较大。 ３） 通过分析可以得到人工砂混凝土的最佳掺量 配比为人工砂取代率 １０％，石粉掺量 ３％，粉煤灰掺 量 ５％，此时混凝土 ２８ ｄ 抗压强度为 ４０．１ ＭＰａ，相对于 设计强度 ３０ ＭＰａ 有了极大提高。 ４） 人工砂取代一定量天然砂配制混凝土能够节 约建筑材料费用，减少河砂的运输成本，解决碎石乱堆 砌的问题，并且能够缓解因材料输送不及时引起的窝 工问题，经济效益显著。 参考文献 ［１］ 韩静云，王春明，宋旭艳． 人工砂商品混凝土配合比的试验研究［Ｊ］． 混凝土与水泥制品， ２０１１（１２）５－９． ［２］ ＬＩＮ Ｙｕｅ⁃ｚｈｏｎｇ． Ｏｎ ｅｒａｌｙ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１２，３２６１７４－３２９． ［３］ 彭艳周，肖 蓟，高德军，等． 人工砂中石粉含量对水泥浆性能的 影响［Ｊ］． 混凝土， ２０１８（５）１０２－１０９． ［４］ 汪学清，周坤鹏，张志高，等． 磁化水降低喷射混凝土回弹量的试 验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（１）２９－３１． ［５］ 周里群，陈 曦，李玉平，等． 基于有限元法的沥青混凝土振动铣 刨过程数值模拟［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（４）１３６－１３９． ［６］ Ｃｈａｎｄａｎａ ｊｙｏｔｈｉ Ａ， Ｓｈａｍｅｅｍ ｂａｎｕ Ｓ． Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｆｌｙａｓｈ ａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓａｎｄ ｂｙ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｓａｎｄ［Ｊ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１２，３２６１７４－３２９． ［７］ 张志庚． 减水剂的正确使用［Ｊ］． 工程建设与档案， ２００５（３）３３－ ３５． ［８］ 刘 军． 普通混凝土配合比设计中主要参数的确定及计算［Ｊ］． 河南科技， ２０１３，１１（４）７２－７３． ［９］ 韦世全． 人工砂混凝土性能的实验研究［Ｄ］． 广西广西大学土木 建筑工程学院， ２０１０． ［１０］ 傅自义． 三峡二期工程泄洪坝段混凝土工程施工技术［Ｄ］． 江 苏河海大学水利水电工程学院， ２００３． 引用本文 汪学清，沈正艳，潘国栋，等． 人工砂混凝土性能试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（２）２８－３２． �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 ２７ 页） ［５］ Ｈｉｒｓｃｈ Ｂ Ｅ， Ｍｃ Ｄｏｎａｌｄ Ｋ Ｐ， Ｔａｉｔ Ｓ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ⁃ ｇａｔｅｄ ＳＴＭ ｔｉｐ⁃ｓｕｒｆａｃｅ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｊｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｆａｒａｄａｙ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ， ２０１７，２０４１５９－１７２． ［６］ Ｗａｎｇ Ｆ Ｆ， Ｊｉａｎｇ Ｘ Ｌ， Ｎｉｕ Ｊ Ｙ． Ｔｈｅ Ｌａｒｇｅ⁃Ｓｃａｌｅ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ Ｍｏｄｅｌ Ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈａｌｌｏｗ⁃Ｂｉａｓ Ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ａ Ｓｍａｌｌ Ｃｌｅａｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］． Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１７，３５（３）１０９３－１１１０． ［７］ 王帅帅，高 波，范凯祥，等． 平面 Ｐ 波入射下浅埋平行双洞隧道 注浆加固减震机制［Ｊ］． 岩土力学， ２０１８，３９（２）６８３－６９０． ［８］ Ｊｉｎ Ｘ Ｇ， Ｚｈｕ Ｌ， Ｃｕｉ Ｂ Ｗ， ｅｔ ａｌ． Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ Ｔｕｎｎｅｌ ｏｎ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ［Ｊ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅ⁃ ｓｅａｒｃｈ， ２０１１，２４３－２４９３５２３－３５２９． ［９］ 桂 铬，沙 策，刘 霖． 基于数值分析的回填型岩溶隧道施工技 术研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（３）２０－２５． ［１０］ 李 磊，谭忠盛，郭小龙，等． 挤压陡倾千枚岩地层小净距隧道大 变形研究［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２０１９，３８（２）２７６－２８６． ［１１］ Ｗａｎｇ Ｘ， Ｋｈｌｙｓｔｏｖ Ａ， Ｈｏ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｌ⁃Ｗｏｒｌｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｈｉｎｇ Ｍｕｎ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ ａｎｄ Ｆｏｒｔ ＭｃＨｅｎｒｙ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ［Ｊ］． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｐｏｒｔ （Ｈｅａｌｔｈ Ｅｆｆｅｃｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）， ２０１９，１９９５－５２． ［１２］ Ｑｉｎ Ｙ， Ｌｕｏ Ｚ Ｑ， Ｗｅｎ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｏｌｅａｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｍｅｓｈ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｐａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒ⁃ ｉｎｇＢｏｏｌｅａｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｍｅｓｈ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］． Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉ⁃ ｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１９，７（４）１１５４－１１６５． ［１３］ Ｌｕｏ Ｚ Ｙ， Ｌｕｏ Ｚ Ｑ， Ｑｉｎ Ｙ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｎｅｗ ｔｒｅｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｉｎｇ ａｎｄ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂｅｅ ｃｏｌｏｎｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉ⁃ ｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ［Ｊ／ ＯＬ］． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ， ２０１９ ｈｔｔｐｓ∥ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１００７／ ｓ００３６６ －０１９－００７５４－９． ［１４］ ＪＴＧ－Ｔ Ｄ７０２０１０， 公路隧道设计细则［Ｓ］． ２０１０． 引用本文 罗贞焱，史秀志，代 转，等． Ｖ 级围岩小净距隧道二次衬砌 支护荷载分担比优化研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（２）２４－２７． ２３矿 冶 工 程第 ４０ 卷