浅析砂含泥量对混凝土性能的影响

张小丽

身份证号码：36078219880228xxxx

摘要：本文通过砂的不同含泥量混凝土性能试验，分析了天然砂含泥量对混凝土拌合物性能、混凝土力学性能及耐久性的影响，总结其对混凝土性能的影响规律，为配制合理等级的混凝土提供试验数据。

关键词：砂含泥量；混凝土；性能

引言

砂是现代建筑中不可缺少的材料之一，也是混凝土中重要的材料组成。砂是混凝土中重要的组成材料，其质量好坏直接影响混凝土性能，但长期以来被忽视。近年来随着天然砂石资源的紧缺，质量稳定、性能优良、颗粒级配良好、含泥量小的砂越来越少，尤其含泥量较高时，泥在混凝土中将以各种不同形式起作用，对混凝土的强度、收缩、徐变、抗渗、抗冻、耐磨等性能产生不利影响。

含泥量是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。粗集料中所含的泥容易经冲洗去除，但细集料所含的泥与砂中细小颗粒混杂在一起，难以清洗；而且洗砂会耗费大量的人力、物力，增加施工成本；此外，洗砂时易带出＜0.315mm的砂颗粒，从而破坏了原有砂的级配，而对混凝土性能产生影响。

含泥量是混凝土用砂石骨料质量标准中一项重要的指标，在国家和行业标准中都有严格的限制。由于砂石多为天然地方性材料，材质随成因、产地、采集、堆运等情况的不同而经常发生变化，常常会遇到含泥量超过标准规定的情形，甚至不得不采取舍近求远、停工待料或水力冲洗等方法来改变这种状况，这样不仅增加了费用，且往往影响正常施工。因此，如何正确认识砂石含泥量及其对混凝土性能的影响，并总结其对混凝土性能的影响规律十分必要。

一、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，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。

二、原材料

（1）水泥：采用青松P.O42.5R水泥，见表1。

（2）粉煤灰：采用的粉煤灰是新疆红二电的Ⅱ级粉煤灰，见表2。

（3）砂、卵石：乌鲁木齐乌拉泊砂场，见表3和表4。

（4）外加剂：本试验采用了聚羧酸高性能减水剂，减水率为26%

2.1试验方法

配合比选用C30混凝土，试验采用相同配合比，取不同含泥量的天然砂混合，进行砂含泥量试验，选取含泥量分别为1.0%、2.5%、3.5%、5%的砂4份。试验中除砂的含泥量不同外，其他材料均相同，试验配合比见表5。砂含泥量试验的依据是《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006），混凝土性能试验参照《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GB/T50080-2002）、《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T50082-2009）等。

2.2试验结果及分析

（1）砂含泥量对混凝土拌合物性能的影响

随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度及扩展度越来越小，砂含泥量在2.5%以内时影响不大，但超过2.5%以后，影响较大。这说明随着含泥量的升高，砂含泥量对外加剂和水的吸附越来越大，需要增加用水量或是提高外加剂掺量才能保证混凝土拌合物的流动性（见表6）。

（2）砂含泥量对混凝土强度的影响

从表7可以看出，随着含泥量的增加，混凝土7d、28d强度有不同程度的降低，砂含泥量在2.5%以内时，对强度没有影响；含泥量超过2.5%后，对混凝土强度影响较为明显。这是由于这些粘土泥包裹在砂表面，妨碍骨料与水泥基之间的粘结，形成强度的薄弱区，降低了水泥基与骨料的粘结，同时粘土杂质会对水泥的水化产生影响，从而降低混凝土的强度。为了保证混凝土的强度，对含泥量过高的砂需要增加水泥用量。

（3）砂含泥量对混凝土碳化性能的影响

表8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。

2.3通过对强度等级为C30的混凝土的试验，可得出以下结论：

①随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度及坍落扩展度减小，含泥量在2.5%以内时影响不大，超过2.5%时影响较大。

②砂含泥量对混凝土强度的影响较为明显。随着砂含泥量的增加，混凝土强度降低，含泥量在2.5%以内时对强度没有影响，超过2.5%时影响较大，在砂含泥量较高时，需增加水泥用量保证混凝土的强度。

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将砂的含泥量控制在2.5%以内，混凝土各项性能均较为稳定。

三、原材料与试验方法

3.1原材料

①水泥

选用扶风冀东水泥P•042.5级。其物理力学性能见表1。

②粉煤灰

采用河津n级灰，其胜能见表2。

③矿粉

采用德龙矿粉S95级，7d活性指数为75%，流动比为96%，密度为2.86g/m3，比表面积为448m2/kg，含水量为0.36%，烧失量为0.37%，氯离子为0.029%。

④粗集料

碎石产地径阳，符合连续粒级，其性能指标见表3。

⑤细集料

选用灞河中砂，细度模数2.6，其性能指标见表4。

⑥外加剂

采用天石实业自产TSH-I萘系高效减水剂，其含固量为34.4%，减水率为24.2%，坍落度保留值30分钟为20cm，1小时为18cm，密度为1.19g/cm3。

3.2材料检测依据

水泥检测按《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2011）及《水泥化学分析方法》（GB176-2008）进行测试水泥性能。按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）测试粉煤灰性能，按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）测试矿渣微粉性能。按《建筑用砂》（GB/T14684-2011）和《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2011）以及《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）测试粗细集料性能。参照《混凝土外加剂》（GB8076-2008）和《混凝土膨胀剂》（JC476-1998）测试外加剂性能。

3.3试验方法

（1）此实验均为同一批次的砂。其中，砂含泥量为0是将同批砂用水冲洗干净，再进行测定，将含泥量不超过0.5%的砂均视为含泥量0。底筛物是砂经过筛分析试验后粒径小于0.075mm的颗粒物质。理论上各含泥量的砂为将底筛物按比例加入含泥量为0的砂混合后测得的含泥量。

（2）参照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），本次试验配合比计算及试验采取相同配合比，除砂的含泥量不同外，其他原材料均一样。采用矿粉和粉煤灰双掺技术。试验配合比见表5。

（3）混凝土性能测试参照（（普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）、《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GB/T50080-2002）等。

（4）混凝土试件在标准条件下养护。

3.4试验结果及分析

砂含泥量对混凝土状态的影响

混凝土的初始坍落度随着含泥量的增加而愈来愈低，当含泥量达到l0%时，在相同材料的情况下，混凝土拌合物初始坍落度为0，这说明随着含泥量的不断升高，砂中含泥对夕肋A剂及水的吸附性越来越大，只有加大混凝土的用水量才能保证满足要求的流动性。随着含泥量的增高，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180mm，需增加用水量调整，但是1h坍落度损失远超过含泥量为1%的混凝土。

从混凝土的工作性能看，当含泥量大于1%时，其流动性变差，且随着含泥量的增加，混凝土坍落度、扩展度变小，豁聚性亦变差。

3.5砂含泥里对混凝土强度的影响

从强度发展看，表6中给出砂含泥量对混凝土力学性能的影响数据，从中可以看出随着含泥量的增加，混凝土的7d，28d混凝土的抗压强度明显降低。当含泥量在1%-3%之间时对混凝土强度的影响差异不是很明显，但当含泥量大于3%时，其强度下降较大。

由于砂表面的筛底筛余物的包裹，阻碍了集料与水泥的粘结，形成强度的薄弱区，降低了水泥与砂粘结力，同时筛底的筛余物会对水泥的水化产生影响，起到腐蚀破坏作用，从而降低了混凝土的强度。混凝土试块破型试验结束后，观察试块破裂面可以看出，砂石没有破损而是水泥和集料的粘结界面分层破损。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，用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，需要增加水泥用量，无形中就加大了混凝土的生产成本。

四、结论

（1）随着砂含泥量的不断增加，混凝土的坍落度扩展度随之减小，且经时损失过大。

（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），增加了混凝土的成本。

（3）将砂中的总含泥量控制在1%以内，混凝土各项性能可保持稳定。

参考文献：

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