北京建工新型建材科技股份有限公司 北京 100000
摘要：近年来，UHPC已用于工程和加固领域，石英砂作为它的主要材料，采购成本仍然很高，为了找到石英砂的廉价替代品，本文旨在使用EMMA累积计算程序进行模拟。将第二级和第三级白云石砂的混合比例与第三级石英砂相似，将其混合并用于UHPC配置中，以比较UHPC中白云石砂和石英砂的力学性能和功能的不同。试验表明，白云石砂在最佳堆积条件下具有很好的填充效果，与参考样品相比，其力学性能与参考样品相似。
关键词：UHPC；白云石砂；最紧密堆积；石英砂
1研究背景
目前，它的混合料设计的理论基础主要来自丹麦波特兰水泥混凝土实验室的Bache提出的DSP材料概念，即高密度水泥基均匀体系材料。其较高的混合比主要使用水泥、粉煤灰、硅粉和其他胶凝材料以及石英砂作为骨料，引入高性能度聚羧酸还原剂以使水胶比在0.2以内，并同时添加一定量的钢纤维解决了传统混凝土强度越高，脆性越大的问题。其当前使用的石英砂中单体含量是最多的材料，但石英砂也对人体有害。石英砂粉可以漂浮在空气中，如果操作人员长时间吸入含有石英砂的灰尘，将会患上硅肺病，应用于它的石英砂的售价超过650元/吨。寻找一种可以替代其在石英砂的材料，对于减少它的高成本以及相关行业工人具有积极意义。
白云石可用作转化炉的耐高温内层、炉渣、水泥原料、玻璃熔炉剂、建筑和装饰用石材、油漆、杀虫剂和各种用途的药物。它可用于建材、陶瓷，、玻璃和耐火材料、化工和农业、环保、节能等领域。由于具有完整的工业用途，形成了一条完整的加工链，白云石系列产品涵盖了10目至80目白云石砂到140目至1600目超细粉末，有比较完善的颗粒梯度分布成熟的产品链，就它的主要材料密实堆积原理而言，在将白云石砂以适当的比例密实地填充后，其具有理论基础，而白云石砂的市场价格约为550元/吨，按常规其平均耗砂量1〜1.1吨/ m3计算，单价差约为110元。
2试验原材料
2.1水泥
此次测试使用江西万年青有限公司生产的万年青牌P.O52.5水泥。主要成分和物理性质示于表1和表2。
2.2粉煤灰
测试中使用的粉煤灰是湖北某电厂生产的I级粉煤灰，主要指标和测试结果列于表3。
.png)
2.3硅灰
测试使用江西上高公司生产的硅灰的主要指标：比表面积为1700m2 / kg，表观密度为2180kg / m3。
2.4石英砂
测试使用江西宜春某公司生产的40目到70目的三级配石英砂。
2.5减水剂
由于它的粉末含量高，水结合率低，传统的还原剂难以满足混合比的要求，并且在其高粘度的混合物中难以排出聚羧酸的天然引气效果，因此使用江西迪特科技有限公司生产的特殊减水剂UHPC，通过醚酯共聚合成工艺和有针对性地加入聚醚改性有机硅消泡剂，使其在有效地发挥它在混合物工作性能的同时减少气含量。固含量为22％，当掺量为1.2％时，减水率为34％。
2.6钢纤维
测试使用赣州大业金属纤维公司生产的镀铜平直型钢纤维，它的主要指数见表 4。
.png)
3试验方案
由于白云石砂硬度低，破碎值指数高，因此国内专家对白云石砂在它的使用讨论基本处于空白阶段。但是，考虑到白云石砂具有完整的产业链，丰富的连续级配产品，在填充UHPC基体的级配范围内具有更高的选择性。因此，本文采用其常用的三级石英砂曲线，并通过EMMA砾石堆积计算软件初步匹配了类似的白云石砂二级配及三级配的混合比。
白云石砂的筛分析测试是基于JGJ 52-2006《普通混凝土砂石质量和检验方法标准》中6.1砂的筛分析测试方法，下表5中出示了白云石砂的颗粒级配。
.png)
根据白云石砂的颗粒级配分布，利用EMMA软件设定的最大堆积密度混合比为40目：60目为0.9：1.1；40目：60目：80目为0.8：0.9：1.1。为了证明软件的正确数据，通堆积密度测试对实际最佳堆积密度白云石砂比进行了优化。表6列出了不同的白云岩砂岩配比。
.png)
图一为各种比例下的白云石砂堆积密度。
如图1所示，对于40目，60目和80目，白云石砂的堆积密度最大，混合比为0.8：1.5：0.7。为了最大程度地减少其他组分对它致密结构的影响，将在9号试验的混合比例下达到密积白云石砂变量的白云石砂与它的基准石英砂进行了比较，同时，我们选择了密度最小的两组配比试验2和7，对比测试是检查白云石砂的致密堆积程度对UHPC力学性能的影响。该关系在下面的表7中示出。
.png)
根据表7中的混合比例对物料进行称量后，使用动力混合器形成测试件。成型后，按T / CBMF 37-2018 / T / CCPA 7-2018“超高效混凝土的基本特性和测试方法”中的5.2.4要求，有必要立即用塑料薄膜覆盖测试模具的表面，放置24小时后脱模，将脱模的试件放入蒸养箱中，以不超过15℃/ h的速度加热至90℃±1℃，并保持48小时以不超过15°C / h的速度冷却至20°C±5°C。
4结果与分析
力学性能的测试办法基于T / CBMF 37-2018 / T / CCPA 7-2018“超高效混凝土基本性能和测试方法”第5.4条和GBT 50081-2019“混凝土物理和力学性能测试方法标准”，测试结果如下图8所示。
.png)
从表8和图2中可以看出，利用EMMA软件的计算和密实填充测试，获得了白云石砂代替石英砂的最佳混合比例。在UHPC中，抗压强度和拉伸强度略低于参考样品，弯曲强度略高于参考样品。根据“超高效混凝土基本性能和试验方法”第4.3和4.4条，石英砂样品和白云石砂样品的拉伸性能满足UT07级的要求，抗压性能符合UC150级的要求。但是，在B和C两个测试集中使用的白云石砂比密度较小，并且其压缩力、弯曲力和拉力有着不同程度的降低。这也显示了骨料是否包装最紧密以及对它配置的效率有直接影响。尽管白云石砂的摩氏硬度只有3.5〜4，并且破碎值相对较高，但是通过软件调整的良好颗粒分布可以起到填充作用，而对它的整体强度影响很小。在它的综合强度里，抗压强度主要是由细颗粒和水泥晶体的范德华强度产生的，钢纤维的添加解决了因其强度高而导致的脆性问题，让其由脆性材料变为硬质材料从而大大提高了其抗弯强度以及牵引力。
结语
它使用的致密堆积白云石砂基本上可以保留与石英砂相同的机械性能。在性能基本相同的前提下，较低的材料成本可使它的单价成本降低105元左右，有相当大的收益，在它的应用和推行中，高价材料成本也在一定程度上限制了它的大范围使用，廉价的主要材料替代品对它的应用和推行具有一定的价值。考虑到白云石材料本身的低硬度和高压破碎值，需要对白云石砂中它的长期性和耐久性进行继续探讨，目前，对于非结构性零件和装饰性目的是一个相对安全的选择。
参考文献：
[1]唐佳军，郭璨，裴长春，王坦，李九阳.高强钢筋含粗骨料超高性能混凝土梁抗剪承载力的影响因素[J].人民珠江，2021，42（01）：60-64.
[2]吕卫军，程宙强，严俊，付小东，陈雄高.粗骨料UHPC电缆沟盖板及其性能评价[J].中国科技信息，2021（02）：78-79.
[3]胡泊，揭晓东，郭远.基于最紧密堆积密度下白云石砂在UHPC中的应用研究[J].江西建材，2020（12）：5-7.
[4]牛爱红.不同温度下煅烧的白云石系列产品的研究与实践[J].耐火与石灰，2018，43（02）：4-6.