浅析砂含泥量对混凝土性能的影响

2009-12-02 00:00

砂是现代建筑施工中不可缺少的材料之一，亦是混凝土中重要的材料组成，随着日益加大的基础设施建设的投资，砂的用量日益增多。在建筑施工中砂浆、混凝土的性能受到砂含泥量等质量指标的影响，在国家、行业标准中均限制其含泥量、泥块含量指标，但目前关于砂的含泥量在混凝土中的影响，尚无系统的试验和足够的数据证明。因此，本文通过不同含泥量的砂配制混凝土进行试验研究，总结其对混凝土性能的影响规律，为在当地配制合理等级的混凝土提供试验数据和理论依据。

1 原材料与试验方法

1.1原材料

1.1.1水泥：选用中联P.O42.5级

采用宿迁巨龙水泥厂PO42.5级，其物理力学性能如表1-1

表1-1水泥的物理与力学性能

细度（%）	标准稠度用水量（%）	抗折强度（MPa）		抗压强度（MPa）		凝结时间（min）
细度（%）	标准稠度用水量（%）	3d	28d	3d	28d	初凝	终凝
2.4	26.8	5.4	86	23.5	51.2	145	215

1.1.2粉煤灰

采用淮安华能电厂Ⅱ级灰，其性能如表1-2

表1-2粉煤灰性能

细度（%）	需水量比（%）	活性指数（%）		烧失量
		7d	28d
12.6	103	75	83	3.8

1.1.3粗集料

碎石玄武岩，产地盱眙，其性能指标如表1-3表1-3

表观密度（㎏/㎡）	堆积密度（㎏/M³）	针片状含量（%）	压碎值(%)	级配 (㎜)
2690	1580	3.4	8.1	5-25

1.1.4细集料

选用宿迁骆马湖中砂，细度模数2.6，性能指标见表1-4

表1-4砂性能指标

表观密度（㎏/㎡）	堆积密度（㎏/M³）	空隙率（%）	细度模数（%）	颗粒级配
2550	1550	36	2.6	Ⅱ区

1.1.5外加剂

采用江苏博特新材料有限公司生产JM-Ⅷ高效减水剂，其性能指标见表1-5

表1-5 JM-Ⅷ性能指标

密度g/m	掺量%	减水率 %	含气量 %	凝结时间（h）		抗压强度比（%）
				初凝	终凝	7d	28d
1.24	1.3	20.4	2.6	10	12	142	130

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1.1.6 材料检测依据

水泥检测按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》、GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》及GB176-1996《水泥化学分析方法》进行测试水泥性能。按GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》测试粉煤灰性能，按GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》测试矿渣微粉性能。按GB14684-2001《建筑用砂》和GB14685-2001《建筑用卵石、碎石》测试粗细集料性能。参照GB8076-1997《混凝土外加剂》和JC476-1998《混凝土膨胀剂》测试外加剂性能。

1.2 试验方法

1.2.1砂含泥量是根据试验的不同要求,将粘土和砂按比例混合搅拌均匀,再进行混凝土试验。砂含泥量为0%是将同批砂用水冲洗干净，再进行测定，将不超过0.5%含量的砂均视为含泥量0%。

1.2.2配合比计算及试验是参照JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》，试验采取相同配合比，除砂的含泥量不同外，其它材料均一样。试验配合比见表1-6

表1-6试验配合比 (kg/m³)

水	水泥	粉煤灰	砂	碎石	外加剂
180	320	60	700	1100	5.2

　　1.2.3混凝土性能测试参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T80-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》等。

2、试验结果及分析

2、1砂含泥量对混凝土工作性能的影响：

随着含泥量的增加，混凝土的初始坍落度愈来愈低，当含泥量达到13%时，在相同材料的情况，混凝土拌合物初始坍落度为0；这说明，随着含泥量的升高，泥含量对外加剂及水的吸附越来越大，使得混凝土的用水量要加大才能保证要求的流动性。随含泥量的增高，混凝土的保坍性能也越来越差。在试验中发现，用含泥量为3%以上砂的混凝土，为了保证初始坍落度能达到180㎜，需增加用水量调整，其1h坍落度损失远超过含泥量为1%的混凝土。

表2-1不同含泥量的砂拌制出的混凝土的工作性能

编号	砂含泥量	坍落度（mm）
编号	砂含泥量	0h	1h
S1	1%	200	190
S2	2%	180	150
S3	3%	170	100
S4	4%	140	85
S5	5%	120	70
S13	13%	30	0
S0	0.5	190	180

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2、2砂含泥量对混凝土强度的影响

表2-2不同含泥量的砂拌制出的混凝土的强度 (Mpa)

编号	砂含泥量	抗折强度		抗压强度
编号	砂含泥量	7天	28天	7天	28天
S1	1%	3.3	3.5	32.3	45.6
S2	2%	3.0	3.1	27.8	39.2
S3	3%	2.6	2.8	26.6	34.5
S4	4%	2.6	2.7	23.5	28.9
S5	5%	1.8	2.2	23.1	29.9
S13	13%	2.0	2.2	17.9	22.5
S0	0.5	3.5	3.6	31.8	46.2

表2-2中给出砂含泥量对混凝土力学性能的影响数据，从其中可以看出随着含泥量的增加，混凝土的7d、28d混凝土的抗压、抗折强度明显降低。这是由于砂表面的粘土泥的包裹，阻碍了集料与水泥基的粘结，形成强度的薄弱区，降低了水泥基与砂粘结力，同时粘土杂质会对水泥的水化产生影响，增加了腐蚀破坏作用，从而降低了混凝土的强度。这从混凝土破型试验的试块破裂面可以看出，砂石没有破损，破坏的是水泥基和集料的粘结界面。若在混凝土中出现较大的泥团，其受力破坏点就在泥团处。试验表明，含泥量高的砂拌制混凝土在相同的工作性能情况下要增加用水量。为了保证混凝土强度达到设计要求，就需要增加水泥用量,这无形中就加大了混凝土的生产成本。

2、3砂含泥量对混凝土碳化深度的影响

　　表2-3给出了砂含泥量对混凝土碳化性能影响的试验结果，可以看出，随着砂含量的增加，混凝土的碳化深度明显增大，抗碳化能力逐渐变差。

表2-3不同含泥量的砂拌制出的混凝土各龄期的碳化深度

编号	砂含泥量	碳化深度（㎜）
编号	砂含泥量	7天	28天
S1	1%	0	0.5
S2	2%	0	1.0
S3	3%	0.5	2.0
S4	4%	1.5	4.0
S5	5%	3.0	5.0
S13	13%	6	12
S0	0.5	0	0

3、小结

（1）随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度减小，且经时损失明显。

（2）砂含泥量对混凝土强度的影响很大。随砂含泥量的增加，混凝土强度降低，工作性能变差。在相同的含泥量、混凝土强度和工作性的要求下要增加水泥用量和用水量（或增加外加剂掺量），增大了混凝土的成本。

（3）砂含泥量大的混凝土，其早期碳化较为严重，对混凝土的耐久性产生很大的影响。

（4）将砂中的总含泥量控制在1%以内，其混凝土各项性能均为稳定。

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