砂含泥量对C30混凝土的力学性能及早期抗 [复制链接]

随着建筑业发展和对建筑工程质量的重视，建筑市场用砂数量越来越大，质量上要求也越来越高，而随着天然优质砂的大量开采，资源已显示出枯竭的苗头。目前市场上越来越着重开发人工机制砂，是以连砂石生产碎石、机制砂等混凝土骨料，生产出的机制砂含泥量及石粉含量普遍偏高。大量高含泥量的砂被直接用于混凝土中，对掺有聚羧酸减水剂混凝土的和易性、强度和耐久性等均造成不利的影响，并且增加混凝土企业生产成本。

1试验原材料

水泥采用都江堰拉法基水泥有限公司生产的P..5R普通硅酸盐水泥，性能指标见表1.1；粉煤灰采用成都搏磊资源循环开发有限公司F-I级粉煤灰，性能指标如表1.2；矿粉采用邛崃宇兴实业有限公司S75级矿粉，性能指标如表1.3；减水剂采用ZA-I，性能指标如表1.4。

本实验用泥粉来自于试验中所用砂源附近，经过一系列处理得到：(1)取砂源附近具有代表性泥，置于恒温烘箱中烘干；(2)将烘干的泥碾碎置于目筛子中筛分得到泥粉，经过多次筛分并将其收集得到。

2试验结果及分析

2.1主要研究内容

随着环境资源的匮乏，混凝土材料中的优质砂石越来越少，大部分的民用工程都就地取材，砂石的质量相对有所降低，含泥量增多，聚羧酸系减水剂对砂石中含泥量非常敏感，当砂子中含泥量在3％以上时，聚羧酸系减水剂的作用就大大降低，混凝土强度显著降低，从而提高了混凝土成本。

针对上述问题，开展骨料含泥量一亚甲基蓝曲线定量分析；含泥量(5％～15％)对C30混凝土工作性能、力学性能和耐久性能影响规律的研究，为混凝土用细骨料含泥量合理范围的确定提供技术参考和支持，具有重要的理论和现实意义。开发抗泥剂对高含泥量混凝土性能改善规律的研究，应对目前市场上砂石质量普遍下降具有非常大的现实意义。

2.2含泥量亚甲蓝标定曲线的分析

借鉴吴金灶、钟松辉等在《人工砂中含泥量检测方法的探索》论文中的亚甲蓝曲线标定的定量分析方法，加以改进并测定试验用砂的含泥量。

将20g石粉和泥粉以不同比例混合后加入ml蒸馏水中，按亚甲蓝MB值的测定方法不断滴加亚甲蓝溶液至斑点周围出现lmm明显稳定的色晕，记录亚甲蓝溶液消耗的体积V。根据MB值和含泥量绘制含泥量一亚甲蓝标定曲线，测得试验用砂中75μm颗粒中80％是泥粉。

2.3不同含泥量砂对新拌混凝土工作性能和力学性能的影响

A组中，随着含泥量的增加，在保持水胶比一致的情况下，泵送剂掺量也不断增加且增长量也在增加。当含泥量从5％增加到10％时，泵送剂增加了0.15％；当含泥量从10％增加到15％时，泵送剂增加了0.4％。当含泥量超过10％后，泵送剂掺量明显增加很多，且1h经时损失也明显增大，新拌混凝土出机和易性不佳，表现为粘稠，流动性不好。B组中泥粉含量从5％到15％，保持外加剂掺量不变的情况下，出机和易性基本靠用水量来调整，用水量随着泥粉含量的增加而增加，当含泥量从5％增加到10％时，水胶比增加了0.02；当含泥量从10％增加到15％时，水胶比增加了0.04。含泥量增加，新拌混凝土的初始坍落度和扩展度变小，1h经时损失变大，含泥量超过10％时1h后混凝土基本没有流动性。从强度上看，随着含泥量增加，混凝土在各个龄期的强度均明显降低。

2.4不同含泥量砂对混凝土早期抗裂性能的影响

对砂含泥量分别为5％、10％、15％的新拌混凝土试件在约束条件下测试早期抗裂性能。

从上表中可以看到，随着含泥量的增加，混凝土早期开裂面积也增加。含泥量从5％上升到10％时，裂缝增加了3条，长度增加了mm，单位面积上的总开裂面积增加了90mm2／m2：含泥量从10％上升到15％时，裂缝增加了21条，长度增加了mm，单位面积上的总开裂面积增加了mm2／m2。三张图片上的线条是沿着裂缝边缘勾勒的，以方便观察。从图中也可以看到，含泥量在5％和10％时裂缝集中分布在裂缝诱导器上部，横着贯穿整个试件：含泥量在15％时裂缝不仅分布在裂缝诱导器上部，两裂缝诱导器间也分布这很多小裂缝。

泥一般可看作亲水性的粒径小于0.mm的颗粒聚集体，具有很大的表面积和吸水能力，混凝土中夹杂较多泥后，强度低、限制收缩能力下降，加上多余水分的蒸发，导致干缩等现象加剧。另一方面泥浆存在于界面过渡区，妨碍水泥石与骨料之间的粘结，使得这一薄弱区域更为薄弱；泥浆存在于水泥石，当水泥石硬化后，泥浆失水收缩留下大量毛细管道和孔洞，使得混凝土耐久性能大幅降低。

2.5抗泥剂对高含泥量混凝土的影响

本实验使用的混凝土抗泥剂由江苏博特新材料有限公司提供的一种表面活性剂。主要成分有阳离子表面活性剂及泥浆稳定剂，它们会与泥形成快速优先吸附，并通过低成本的小分子减水剂对泥形成优先牺牲吸附，再结合一定的泥浆分散剂，促进泥浆分散，从而减少了泥对聚羧酸减水剂的吸附，减少对混凝土工作性的影响。

2.5.1不同含泥量砂与抗泥剂配制混凝土

结合表2.3.1中A组对比可以看到，掺加抗泥剂后泵送剂掺量明显降低，且初始坍落度／扩展度有所提高，1h经时损失减少，能够达到泵送需求。但是从各个龄期抗压强度来看，掺加抗泥剂对混凝土强度没有明显影响。

2.5.2掺抗泥剂的混凝土早期开裂面积

对表2.5.1中的含泥量为5％、10％、15％--三组测试其早期抗裂性能，从表2.5.2中可以看到掺加抗泥剂后裂缝总长度有所减少，特别在含泥量超过10％以后裂缝总长度减少很多但是裂缝对最大宽度没有明显减小。从单位面积上的总开裂面积上看，掺入一定的抗泥剂对早期抗裂性能有一定的改善。

3结论

（1）试验用的砂经过亚甲蓝滴定和含泥量亚甲蓝标定曲线的分析测得试验用砂中小于75μm颗粒中80％是泥粉。

（2）对C30混凝土，当砂中含泥量不超过10％时，可以通过增加泵送剂用量及水泥用量来保证砼达到质量要求；含泥量超过10％就不能使用。

（3）抗泥剂对高含泥量砂配制混凝土的和易性影响较为明显，但是对于力学性能的作用不大。

（4）混凝土早期抗裂性能随着含泥量的增加开裂风险增大，当含泥量超过10％后表现为较差；掺入一定量的抗泥剂对早期抗裂性能有一定的改善，均可以达到第Ⅲ等级，为较好状态。