摘要：针对甘肃农业水利工程混凝土实际服役环境，同时加大风积沙资源化利用效率，配制满足农业水利工程设计要求的风积沙混凝土，并研究风沙吹蚀作用对风积沙混凝土抗冻耐久性的影响。
关键词：风；侵蚀；混凝土；风积沙农业水利工程；
农业水利工程建设，能够满足人们生产生活的需求，促进社会经济的全面健康增长。农业水利工程在建设施工的过程中，需要充分考虑各项施工条件，控制和提升施工技术，保证工程施工质量。
一、农业水利工程发展现状
农业水利工程一直是基础设施建设中的重要内容，在施工过程中需要积极采用一些有效的施工技术，保证工程施工质量。目前，农业水利工程施工技术取得了良好的发展和进步，但是在实际施工过程中仍存在着一些问题，需要对其进行不断的改进和完善。农业水利工程在建设施工的过程中，需要有先进的科学技术作为指导，积极使用一些高科技产品进行勘察和测量，为工程实际施工提供良好的数据参考。
二、混凝土施工技术在水利工程中的重要性
随着经济的发展，现在的建筑市场充满着挑战性，企业如果想在激烈的市场中保持着强劲的竞争力，就要利用科学技术来武装自己的企业，让企业的关键施工技术不断地改革和创新，以适应时代的发展，施工水平不能低于同行业的水平。所以，科学地应用施工技术，才是提高工程质量。增加经济效益的保证。在水利工程施工过程中，能否有效地结合良好的施工技术会直接影响到工程正常的使用功能。
三、高寒灌区风沙吹蚀对农业水利工程混凝土抗冻耐久性的影响
1.慨况。甘肃地处北纬32°31′～42°57′，东经92°13′～108°46′，地控黄河上游，甘肃深居西北内陆，海洋温湿气流不易到达，大部分地区气候干燥，属温带大陆性气候。甘肃东南部，比较湿润，形成温带季风气候和亚热带季风气候。大部分地区冬季寒冷漫长，夏季短促，海拔多数地方在1500米到3000米之间。
2.试验材料与方法。（1）试验材料与配合比。混凝土原材料。水泥选用P·O42.5普通硅酸盐水泥，密度3 158 kg/m 3，比表面积384 m 2/kg，细度1.4%，标准稠度用水量28.5%，体积安定性合格，初凝时间240 min，终凝时间390 min，烧失量3.05%，3d抗压强度24.8 MPa，28 d抗压强度48.9 MPa，3 d抗折强度5.0 MPa，28 d抗折强度8.1 MPa；粉煤灰选用F类Ⅱ级粉煤灰，密度2 150 kg/m 3，比表面积354 m 2/kg，烧失量3.05%，需水量97.2%，微珠质量分数93.3%；细骨料选取风积沙和普通河砂，粒径范围0.075～4.75 mm，其中风积沙取自内蒙古鄂尔多斯市库布齐沙漠腹地，二者主要物理化学指标如表1所示；
表1细骨料主要物理化学性能
3.试验设计。为研究风沙吹蚀对风积沙混凝土抗冻性的影响，为混凝土抗冻性试验。借鉴《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）中“快冻法”相关标准，试件尺寸均为100 mm×100 mm×400 mm长方体，每组3块，试件设计龄期为28 d，冻融循环次数设计为200次，按照“快冻法”规范要求，选取质量损失率和相对动弹性模量作为宏观测试指标，不考虑强度抗压强度损失，当质量损失率达5%或相对动弹性模量为初始值的60%则停止试验。混凝土抗冻性试验。试验到达设计龄期的前4 d，将试件置于（20±3）℃水中浸泡4 d后开始抗冻性试验。试验前用湿布擦除表面水分，测定初始质量和初始动弹性模量。冻融循环一次在4 h内完成，融化时间不少于整个循环时间1/4，试件中心最低和最高温度控制在（?18±2）和（5±2）℃内，每隔25次冻融循环后定试件质量和相对动弹性模量。（1）试验测试方法。测定混凝土试件质量时，采用最大量程20 kg，感量5 g的电子秤称量；测定相对动弹性模量时，采用NELD-DTV型动弹模量测定仪，选取固定测试面的固定位置进行“共振法”测量，选取非成型面作为测试面。
4.结果与讨论。（1）质量损失率变化。质量损失率可以反映风积沙混凝土表面剥落程度和吸收水分情况。对于不同风积沙替代率的混凝土，受冻融循环作用下质量损失如图1a所示。由图1a可知，对于A、B两组，质量损失率均随着冻融循环次数增加呈现缓慢增长趋势，125次冻融循环后质量损失率增速较125次冻融循环前增速更快，200次冻融循环后质量损失率仅为0.85%和1.00%，从质量损失率角度说明两者抗冻性较好且相差不大；对于C组混凝土，在不同冻融循环次数下质量损失率始终为最大值，且质量损失率曲线增长幅度最大，在175次冻融循环后其质量损失率超过5%，可视其为破坏。通过质量损失率指标可知，风积沙替代率为20%和40%时，混凝土具有一定的抗冻融损伤能力，能够抵抗200次冻融循环损伤；风积沙替代率为60%时，混凝土抗冻融损伤能力较弱，不能抵抗200次冻融循环设计要求。从质量损失角度分析，混凝土在水溶液冻融循环的浸泡初期过程中，混凝土会吸收大量的水分从而导致其质量增加。在风沙吹蚀过程中，由于沙粒在运动过程中携带一定的动能，当其高速运动撞击到混凝土表面时，能量随即发生转移与耗散，混凝土表面吸收部分动能转为其内部能量。当能量累计到一定程度时，表面边便产生裂纹和孔隙释放能量，随着裂纹与孔隙的继续发育，从而产生吹蚀坑，相应混凝土表面的水泥浆体开始剥落，从而引起混凝土质量减小，一定程度上会加速混凝土破坏；
图1
（2）相对动弹性模量衰减。相对动弹性模量衰减可以反映风积沙混凝土内部裂纹和孔隙的发育情况，其衰减规律可以表征风积沙混凝土在冻融循环作用下的损伤状况。对于不同风积沙替代率的混凝土，在冻融循环作用下相对动弹性模量变，随着冻融循环次数的增加，混凝土相对动弹性模量均呈现衰减趋势。对于A、C 2组混凝土，相对动弹性模量衰减程度较为明显，A组冻融循环200次后，相对动弹性模量衰减至60.66%，C组冻融循环175次后，相对动弹性模量衰减至60%以下；对于B组混凝土，冻融循环200次后，相对动弹性模量衰减为80.86%，较A、C 2组变化幅度较小。通过相对动弹性模量指标可知，风积沙替代率为20%和40%时，风积沙混凝土冻融循环后相对动弹性模量衰减可满足200次冻融循环设计要求，且B组40%风积沙替代率混凝土抗冻性显著性优于A组20%风积沙替代率混凝土，风积沙替代率为60%时，风积沙混凝土相对动弹性模量衰减不能满足200次冻融循环设计要求。
风沙吹蚀作用会对风积沙混凝土冻融循环的质量损失产生波动影响，但其不能准确评判风沙吹蚀作用对混凝土冻融循环影响；相对动弹性模量可准确表征风积沙混凝土受风沙吹蚀影响下的冻融破坏，通过相对动弹性模量可知，风沙吹蚀影响下冻融循环内部损伤是未受风沙吹蚀影响下冻融循环的2倍；
参考文献：
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[2]吴倩.考虑混凝土衬砌板与冻土接触非线性的渠道冻胀数值模拟[J].水利学报，2014，45(4)：497－503.
论文作者:李秀远
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：混凝土论文; 弹性模量论文; 损失率论文; 质量论文; 风沙论文; 水利工程论文; 农业论文; 《防护工程》2019年第3期论文;