杭美艷 張培育 孔凡龍

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

前言

混凝土是應(yīng)用廣泛的建筑材料，其中集料是混凝土的重要組成部分[1]。集料質(zhì)量對混凝土性能與經(jīng)濟(jì)性有顯著的影響，因此使用質(zhì)量優(yōu)良的集料對混凝土十分重要。然而，目前集料的生產(chǎn)現(xiàn)狀表明集料不可避免地含有泥，泥會對混凝土性能產(chǎn)生負(fù)面影響[2-3]。國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 52-2006對砂石表面的含泥量進(jìn)行了規(guī)定：含泥量是指砂石中公稱粒徑小于80μm的顆粒的含量[4]。

工程實踐中一直將混凝土原材料中不可避免的泥被當(dāng)做集料中的有害物質(zhì)之一，當(dāng)體系中的泥含量達(dá)到一定量時，混凝土的各項性能指標(biāo)會受到較為嚴(yán)重的影響，尤其是對商品混凝土的生產(chǎn)、泵送和施工過程的影響尤為嚴(yán)重。目前最直接有效的方法是采取措施控制含泥量，但是這樣會限制高含泥量集料的廣泛應(yīng)用。因此，正確認(rèn)識集料高含泥量對混凝土性能的影響作用，探求解決問題的有效對策具有重要意義。本文針對工程實際中混凝土集料高含泥量（含泥量12.4%）的問題，通過試驗研究，分析集料高含泥量對混凝土性能的影響，并提出解決問題的有效對策。

1 試驗原材料

（1）水泥：蒙西P·O42.5，其主要物理力學(xué)性能指標(biāo)見表1；

（2）砂：工程用砂，中砂，含泥量7.0%，細(xì)度模數(shù)2.64；

表1 水泥主要物理力學(xué)性能

（3）石子：工程用碎石，含泥量5.4%，最大粒徑31.5mm；

（4）粉煤灰：包頭達(dá)旗電廠Ⅱ級灰，指標(biāo)符合GB1596-2005要求；

（5）水：普通自來水，符合JGJ63-2006要求；

（6）減水劑：包頭鋼鹿建材公司聚羧酸高性能減水劑，減水率35%，其他性能指標(biāo)符合GB8076-2008。

2 試驗方法

混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為C30，基準(zhǔn)配合比見表2。試驗依據(jù)JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測定砂、石含泥量。試驗測定新拌混凝土的坍落度、擴(kuò)展度，測完后放入密閉桶中靜置30分鐘，再次測定混凝土的坍落度、擴(kuò)展度?；炷翑嚢?、成型等按照GB50080-2002《普通混凝土拌合物力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

3 高含泥量集料對混凝土性能的影響

本次試驗對原材料中的砂、石子用水進(jìn)行沖洗，使其含泥量分別降低至：砂2%，石子0.5%。按照表2基準(zhǔn)配合比，進(jìn)行沖洗后集料（甲）與未沖洗集料（乙）對比試驗。通過調(diào)節(jié)用水量或外加劑摻量保持混凝土初始坍落度相同，研究集料中泥對混凝土性能的影響，試驗結(jié)果見表3。

從表3的試驗數(shù)據(jù)可以看出：高含泥量集料用于混凝土中時，通過增加外加劑的辦法可以較好地保證混凝土的30min流動度值；通過增加用水量保證相同初始流動度的辦法，混凝土30min坍落度損失依然較大。無論是調(diào)整外加劑摻量還是增加用水量，高含泥集料混凝土抗壓強(qiáng)度明顯降低，且增大外加劑摻量的混凝土強(qiáng)度不但比增加用水量混凝土強(qiáng)度高，而且能滿足試驗配制強(qiáng)度要求。

4 有效對策

針對高含泥量集料對混凝土性能的影響，我們在室內(nèi)做了大量工作。利用工程實際中的原材料，在其他條件不變的情況下，分別逐一改變單一影響因素，研究不同因素對高含泥量集料混凝土的影響，并找出有效對策。

4.1 調(diào)整砂率

根據(jù)試驗原材料特點以及混凝土配合比設(shè)計原則，按照基準(zhǔn)配合比表2，在保證外加劑摻量2.6%、膠凝材料用量和水膠比不變的原則下，分別設(shè)計砂率為36%、40%、44%、48%四組混凝土。分析不同砂率對高含泥集料對混凝土的影響，試驗見表4、圖1和圖2。

從表4、圖1和圖2可以看出，隨著砂率的增大，混凝土的初始坍落度、30min坍落度值減小，且損失值有增大的趨勢；隨著砂率的增大，混凝土3d、7d、28d強(qiáng)度降低。

表2 混凝土基準(zhǔn)配合比

表3 同初始坍落度時高含泥量集料對混凝土性能影響

在膠材用量和水膠比一定的條件下，由于砂子的表面積比粗骨料大，隨著砂率的降低，總表面積減小，由砂子和膠凝材料漿體組成的砂漿在粗骨料間能夠起到更好的潤滑作用，減少骨料間的摩擦力，增強(qiáng)混凝土的粘聚性、流動性，減小混凝土坍落度的經(jīng)時損失。但是，砂率過小時，潤滑作用砂漿數(shù)量不足，混凝土流動性降低，且影響粘聚性和保水性，發(fā)生離析現(xiàn)象。所以，在合理砂率范圍內(nèi)，適當(dāng)降低砂率對高含泥量集料混凝土的坍落度損失有一定的改善作用。

4.2 摻加緩凝劑

考慮到高含泥量集料對混凝土坍落度損失大這一問題，試驗設(shè)計在混凝土中加入緩凝劑，研究摻用緩凝劑對改善這一問題的作用。緩凝劑過量摻入會使混凝土強(qiáng)度下降，使用時應(yīng)嚴(yán)格控制，本試驗中緩凝劑摻量采用0.05%。按照表2基準(zhǔn)配合比進(jìn)行試驗，研究緩凝劑對混凝土性能的影響，試驗結(jié)果見表5。

從表5可以看出，摻加緩凝劑后，在保證相同用水量、初始坍落度值條件下，可有效減少外加劑的摻量，且對混凝土強(qiáng)度影響不大；在用水量和外加劑摻量一定的情況下，摻加緩凝劑后，混凝土凝結(jié)時間延長，且對其坍落度損失有一定的改善作用。其原因是，緩凝劑在固-液界面上的吸附作用，改變了固體粒子的表面性質(zhì)，并通過其分子中親水基團(tuán)吸附大量的水分子形成較厚的水膜層，使晶體間的相互接觸受到屏蔽，改變結(jié)構(gòu)形成過程，延緩水泥水化反應(yīng)，延長了高含泥量集料混凝土的凝結(jié)時間，從而減少坍落度經(jīng)時損失。

表4 砂率對高含泥量集料混凝土的影響

圖1 砂率對混凝土坍落度的影響

圖2 砂率對混凝土強(qiáng)度的影響

表5 緩凝劑對高含泥量集料混凝土的影響

4.3 外加劑摻入方法

損失大，強(qiáng)度明顯下降。但是，適當(dāng)加大外加劑摻量后，可以較好地保證混凝土的強(qiáng)度設(shè)計要求值和30min流動度值。

（2）隨著砂率的增大，高含泥量集料混凝土的初始坍落度、30min坍落度值均減小，且損失值有增大的趨勢，在合理砂率范圍內(nèi)，適當(dāng)降低砂率對高含泥量集

表6 外加劑摻入方法對高含泥量集料混凝土的影響

按照表2基準(zhǔn)配合比，在膠凝材料用量、水膠比不變的情況下，先通過調(diào)節(jié)外加劑摻量保持混凝土初始坍落度相同，再通過相同外加劑摻量對比坍落度經(jīng)時損失值，進(jìn)行外加劑的先摻法和后摻法試驗。試驗結(jié)果見表6。

通過試驗發(fā)現(xiàn)，在保持混凝土初始坍落度相同時，外加劑采用后摻法，能夠顯著降低外加劑摻量；在外加劑摻量相同時，采用后摻法對減少坍落度損失效果明顯；外加劑的先摻、后摻對高含泥量集料混凝土的強(qiáng)度影響不大。

集料中的泥、水泥對外加劑具有良好的吸附作用[5]，減水劑在攪拌一定時間后加入的方式，讓水泥和集料中泥顆粒表面先形成一層水膜 ，集料中的泥和水泥中的礦物組分對外加劑的吸附能力就會大大減弱，使溶液中保持有足夠量的外加劑并減弱外加劑對集料中泥的敏感性，顯著增強(qiáng)外加劑減水的作用，降低混凝土坍落度損失。

結(jié)論

（1）高含泥量集料拌制而成的混凝土坍落度經(jīng)時料混凝土的坍落度經(jīng)時損失有一定的改善作用。

（3）在高含泥量集料混凝土中摻入緩凝劑，能夠有效減少坍落度經(jīng)時損失，對混凝土強(qiáng)度影響不大。

（4）外加劑后摻法對減小高含泥量集料混凝土坍落度損失效果明顯，對混凝土強(qiáng)度影響不大。

[1] 宋少民，孫凌．土木工程材料[M]．第二版．武漢：武漢大學(xué)出版社，2011．

[2] 袁杰，范永德，葛勇，等．含泥量對高性能混凝土耐久性能的影響[J]．混凝土，2003( 8)：31-33．

[3] 王冠鋒，馬軍委，張濤．泥含量對摻聚羧酸減水劑混凝土的影響及措施[J]．中國建材科技．2011(03) ：3-5．

[4] 中華人民共和國建設(shè)部．JGJ 52-2006普通混凝土砂石質(zhì)量及檢測方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007．

[5] 高建新，賀傳卿，王懷義，等．外加劑后摻法在恰甫其海水利樞紐2#橋施工中的應(yīng)用[J]．混凝土，2004(4)：79-80．