砂是現(xiàn)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組成，隨著日益加大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，砂的用量日益增多。在建筑施工中砂漿、混凝土的性能受到砂含泥量等質(zhì)量指標的影響，在國家、行業(yè)標準中均限制其含泥量、泥塊含量指標，但目前關(guān)于砂的含泥量在混凝土中的影響，尚無系統(tǒng)的試驗和足夠的數(shù)據(jù)證明。因此，本文通過不同含泥量的砂配制混凝土進行試驗研究，總結(jié)其對混凝土性能的影響規(guī)律，為在當?shù)嘏渲坪侠淼燃壍幕炷撂峁┰囼灁?shù)據(jù)和理論依據(jù)。
1 原材料與試驗方法
1.1原材料
1.1.1水泥：選用中聯(lián)P.O42.5級
采用宿遷巨龍水泥廠PO42.5級，其物理力學性能如表1-1
表1-1水泥的物理與力學性能
|
細度（%） |
標準稠度用水量（%） |
抗折強度（MPa） |
抗壓強度（MPa） |
凝結(jié)時間（min） | |||
|
3d |
28d |
3d |
28d |
初凝 |
終凝 | ||
|
2.4 |
26.8 |
5.4 |
86 |
23.5 |
51.2 |
145 |
215 |
1.1.2粉煤灰
采用淮安華能電廠Ⅱ級灰，其性能如表1-2
表1-2粉煤灰性能
|
細度（%） |
需水量比（%） |
活性指數(shù)（%） |
燒失量 | |
|
7d |
28d | |||
|
12.6 |
103 |
75 |
83 |
3.8 |
1.1.3粗集料
碎石玄武巖，產(chǎn)地盱眙，其性能指標如表1-3表1-3
|
表觀密度（㎏/㎡） |
堆積密度（㎏/M3） |
針片狀含量（%） |
壓碎值(%) |
級配
(㎜) |
|
2690 |
1580 |
3.4 |
8.1 |
5-25 |
1.1.4細集料
選用宿遷駱馬湖中砂，細度模數(shù)2.6，性能指標見表1-4
表1-4砂性能指標
|
表觀密度（㎏/㎡） |
堆積密度（㎏/M3） |
空隙率（%） |
細度模數(shù)（%） |
顆粒級配 |
|
2550 |
1550 |
36 |
2.6 |
Ⅱ區(qū) |
1.1.5外加劑
采用江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)JM-Ⅷ高效減水劑，其性能指標見表1-5
表1-5 JM-Ⅷ性能指標
|
密度g/m |
摻量% |
減水率
% |
含氣量
% |
凝結(jié)時間（h） |
抗壓強度比（%） | ||
|
初凝 |
終凝 |
7d |
28d | ||||
|
1.24 |
1.3 |
20.4 |
2.6 |
10 |
12 |
142 |
130 |
1.1.6 材料檢測依據(jù)
水泥檢測按GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》、GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》及GB176-1996《水泥化學分析方法》進行測試水泥性能。按GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》測試粉煤灰性能，按GB/T18736-2002《高強高性能混凝土用礦物外加劑》測試礦渣微粉性能。按GB14684-2001《建筑用砂》和GB14685-2001《建筑用卵石、碎石》測試粗細集料性能。參照GB8076-1997《混凝土外加劑》和JC476-1998《混凝土膨脹劑》測試外加劑性能。
1.2 試驗方法
1.2.1砂含泥量是根據(jù)試驗的不同要求,將粘土和砂按比例混合攪拌均勻,再進行混凝土試驗。砂含泥量為0%是將同批砂用水沖洗干凈，再進行測定，將不超過0.5%含量的砂均視為含泥量0%。
1.2.2配合比計算及試驗是參照JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，試驗采取相同配合比，除砂的含泥量不同外，其它材料均一樣。試驗配合比見表1-6
表1-6試驗配合比 (kg/m3)
|
水 |
水泥 |
粉煤灰 |
砂 |
碎石 |
外加劑 |
|
180 |
320 |
60 |
700 |
1100 |
5.2 |
1.2.3混凝土性能測試參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》和GB/T80-85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》等。
2、試驗結(jié)果及分析
2、1砂含泥量對混凝土工作性能的影響：
隨著含泥量的增加，混凝土的初始坍落度愈來愈低，當含泥量達到13%時，在相同材料的情況，混凝土拌合物初始坍落度為0；這說明，隨著含泥量的升高，泥含量對外加劑及水的吸附越來越大，使得混凝土的用水量要加大才能保證要求的流動性。隨含泥量的增高，混凝土的保坍性能也越來越差。在試驗中發(fā)現(xiàn)，用含泥量為3%以上砂的混凝土，為了保證初始坍落度能達到180㎜，需增加用水量調(diào)整，其1h坍落度損失遠超過含泥量為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
|
編號 |
砂含泥量 |
坍落度（mm） | |
|
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 |
2、2砂含泥量對混凝土強度的影響
表2-2不同含泥量的砂拌制出的混凝土的強度 (Mpa)
|
編號 |
砂含泥量 |
抗折強度 |
抗壓強度 | ||
|
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中給出砂含泥量對混凝土力學性能的影響數(shù)據(jù)，從其中可以看出隨著含泥量的增加，混凝土的7d、28d混凝土的抗壓、抗折強度明顯降低。這是由于砂表面的粘土泥的包裹，阻礙了集料與水泥基的粘結(jié)，形成強度的薄弱區(qū)，降低了水泥基與砂粘結(jié)力，同時粘土雜質(zhì)會對水泥的水化產(chǎn)生影響，增加了腐蝕破壞作用，從而降低了混凝土的強度。這從混凝土破型試驗的試塊破裂面可以看出，砂石沒有破損，破壞的是水泥基和集料的粘結(jié)界面。若在混凝土中出現(xiàn)較大的泥團，其受力破壞點就在泥團處。試驗表明，含泥量高的砂拌制混凝土在相同的工作性能情況下要增加用水量。為了保證混凝土強度達到設(shè)計要求，就需要增加水泥用量,這無形中就加大了混凝土的生產(chǎn)成本。
2、3砂含泥量對混凝土碳化深度的影響
表2-3給出了砂含泥量對混凝土碳化性能影響的試驗結(jié)果，可以看出，隨著砂含量的增加，混凝土的碳化深度明顯增大，抗碳化能力逐漸變差。
表2-3不同含泥量的砂拌制出的混凝土各齡期的碳化深度
|
編號 |
砂含泥量 |
碳化深度（㎜） | |
|
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、小結(jié)
（1）隨著砂含泥量的增加，混凝土的坍落度減小，且經(jīng)時損失明顯。
（2）砂含泥量對混凝土強度的影響很大。隨砂含泥量的增加，混凝土強度降低，工作性能變差。在相同的含泥量、混凝土強度和工作性的要求下要增加水泥用量和用水量（或增加外加劑摻量），增大了混凝土的成本。
（3）砂含泥量大的混凝土，其早期碳化較為嚴重，對混凝土的耐久性產(chǎn)生很大的影響。
（4）將砂中的總含泥量控制在1%以內(nèi)，其混凝土各項性能均為穩(wěn)定。
