砂含泥量对混凝土性能影响

砂含泥量对混凝土性能影响1试验1.1原材料（1）水泥：华新水泥生产的P·O42.5级水泥，标准稠度用水量25.0%，比表面积379m2/kg，初凝168min，终凝220min，胶砂28d强度49.5MPa；（2）砂：巴河砂，细度模数2.7，属中砂范围；（3）石子：当地石灰石矿山开采，粒径5～25mm连续级配，其中5～10mm：0～20%；10～20mm：25%～75%；20～25mm：10%～45%；25mm以上0～5%；（4）水：城市用自来水；（5）高效减水剂：中建外加剂厂产聚羧酸系高效减水剂，含固量10%～20%；（6）矿渣粉：中建粉磨站生产，比表面积410m2/kg，属S95级矿粉；（7）粉煤灰：麻城电厂产Ⅰ级灰，筛余6.8%，需水比95%。其中，水泥、矿渣、粉煤灰主要化学成分见表1。1.2试验方法（1）保证各标号混凝土配比和原材料不变的基础上，依次改变河砂含泥量为0%，2.0%，4.0%，6.0%，考察不同含泥量对混凝土工作性能和抗压强度的影响。为保证试验的可比性，所有原材料一次性备齐，每组试验在同条件下进行。（2）含泥河砂通过筛分试验，收集0.075mm筛下泥土留样备用；河砂通过水洗过筛去泥，筛洗后河砂含泥量视为0%；不同含泥量是通过后掺法进行调整，泥土用量按质量比称取。（3）参照GB/T50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准，测试混凝土拌合物性能；参照GB/T50081普通混凝土力学性能试验方法标准，测试各龄期的混凝土力学性能。2试验结果与讨论试验以C25，C40，C60为例，系统研究砂含泥量对低、中、高标号混凝土性能的影响规律，各配合比设计见表2。其中：C25和C40配比外加剂含固量10%，C60配比外加剂含固量20%。2.1砂含泥量对混凝土工作性能的影响目前，随着工程施工的机械化普及，对混凝土的流动性和坍落度损失要求越来越高，流动性不好、坍落度损失较大，都将使混凝土的质量和施工性能受到严重影响。砂含泥量作为影响混凝土工作性能的重要指标，应该引起人们的足够重视。试验采用表2配比，单因素改变河砂含泥量分别为0%，2.0%，4.0%，6.0%，考察河砂不同含泥量对混凝土坍落度、扩展度的影响，试验结果见图1，2。从实验结果可以看出，各标号混凝土的扩展度均随着含泥量的增大而减小，C40，C60混凝土坍落度也呈现相同变化趋势，但C25混凝土坍落度在一定含泥范围内随着含泥量的增加而增加。因为C25混凝土胶凝材料用量少，黏聚性和裹浆量不好；当含泥量较少时，测坍落度容易出现“草帽”状，造成坍落度偏小扩展度很大的现象；当含泥量增加时C25混凝土黏聚性逐渐变好。这是因为泥作为粉状材料，对混凝土的胶凝材料有一定的补充，起到了掺合料的填充作用，能够改善新拌混凝土的和易性。当含泥量提高到一定量以后，其对聚羧酸外加剂的吸附量增加明显，并起着主导作用，表现为混凝土流动性变差、损失变快。2.2砂含泥量对混凝土外加剂掺量的影响原材料和配合比不变的情况下，单因素改变河砂含泥量为0%，2.0%，4.0%，6.0%，通过调整外加剂掺量改变混凝土工作性能，考察混凝土坍落度达到220～230mm时外加剂掺量的变化规律，结果见图3。图3实验结果表明，随着含泥量的增加各标号混凝土达到相应坍落度时的外加剂掺量均不断增加，含泥量从2%增加到6%，达到流动度要求的外加剂掺量基本增加一倍左右。这是由于黏土颗粒对外加剂的吸附造成外加剂的减水效果降低，同等条件下相当于减少了外加剂的掺量，使混凝土达不到预期效果。此外，试验过程中随着含泥量的增加，虽然通过增加外加剂掺量能够使混凝土达到目标坍落度，但是混凝土拌合物扩展度仍然随之减小，这是由于含泥量增加使混凝土的黏聚性和保水性得到改善，虽然拌合物坍落度能够达到，但流动性变差。不含泥的对比试样均出现黏聚性不好、泌水和抓底现象，随着含泥量增大上述现象得到改善，这也说明黏土对水和外加剂的吸附能力较强。2.3砂含泥量对混凝土坍落度损失的影响保证原材料和配合比不变的情况下，单因素改变河砂含泥量为0%，2.0%，4.0%，6.0%，通过调整外加剂掺量使混凝土初始坍落度达到220～2300mm，试验观察混凝土10h坍落度损失变化规律，见图4。图4实验结果表明，随着含泥量的增加各标号混凝土1h坍落度损失逐渐增大，其中含泥量为6%时C40强度等级混凝土损失最大，1h坍落度仅800mm。可见随着含泥量增加，虽然可以通过增加外加剂掺量来调整混凝土的初始坍落度，但是坍落度的经时损失却难以得到保证。因泥粉不仅对外加剂有较强的吸附能力，对自由水的吸附能力也较强，通过增加外加剂掺量改变混凝土工作性能后，干泥粉并未达到饱和吸水，当体系中的自由水遇到泥粉颗粒后又被吸附，从而使混凝土拌合物工作性能下降，随着水泥颗粒的水化和泥粉对自由水的吸附，混凝土的坍落度逐渐降低。2.4砂含泥量对混凝土强度的影响保证原材料不变的情况下，采用表2配合比，单因素改变河砂含泥量为0%，2.0%，4.0%，6.0%，测试混凝土7d，28d强变化规律，见图5、6。图5，6实验结果表明：（1）含泥量从2%增加到6%，70d强度下降情况是:C25混凝土下降37.9%，C40混凝土下降23.1%，C60混凝土下降16.0%；28d强度下降情况是:C25混凝土下降22.2%，C40混凝土下降18.8%，C60混凝土下降13.9%。从强度下降率来看，含泥量对低标号混凝土强度影响较高标号混凝土强度影响更大，对混凝土早期强度影响较后期强度影响更大；但从强度下降绝对值来看，含泥量对高标号混凝土强度影响更大。（2）随着含泥量增加，各标号混凝土强度整体均成下降趋势，这是因为天然砂中的泥粒径一般小于0.050mm，这些极细粉易包裹在集料表面，妨碍集料与水泥石之间的粘结，形成软弱的界面层，成为混凝土中的薄弱区；在受到外力破坏时混凝土的薄弱区极易被破坏，导致混凝土的强度性能降低。3结论（1）随着砂含泥量增加，混凝土扩展度逐渐减小；胶凝材料充足的情况下，含泥量增加坍落度逐渐减小，黏土颗粒的填充作用可改善混凝土的粘聚性；当胶凝材料不足时，一定范围内可使混凝土拌合物工作性能得到改善。如C25混凝土，含泥量小于4%时，混凝土坍落度随含泥量的增加而有小幅提高。（2）由于黏土颗粒对外加剂和自由水的吸附作用，当含泥量增加时需要提高外加剂掺量才能使混凝土拌合物达到