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砂中含泥量对混凝土性能的影响研究
来源: | 作者:阳力混凝土 | 发布时间: 2021-09-27 | 403 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ ▶ | 分享到:

根据JGJ52―2006《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》规定,砂的含泥量是指砂中(天然砂)测定细集料粒径<0.075mm的尘屑、淤泥和黏土的含量。一般认为随着含泥量的增加,对混凝土的工作性能、强度、耐久性等会有明显不利影响,所以我国在标准中规定c35~c50混凝土砂含泥量应≤3.0%。但随着我国洁净河砂资源的不断匮乏,在工程中经常遇到含泥量较大的砂,如果对这些砂全部进行淘洗会增加成本,经济上不合理,而且在实际工程中也发现有时含泥量略有超标并没有对混凝土的性能带来不利影响。国外也有研究指出,如果黏土在砂中分布较均匀,可以填充颗粒之间的空隙而增加混凝土的强度,不存在有害的影响。更有研究认为黏土中的部分可以与水泥的水化产物产生二次反应,生成一些新的胶凝产物。本文采用C35和C50泵送混凝土为基准,对不同含泥量砂对混凝土工作性能、收缩率、强度和抗冻性的影响进行了探讨。



1试验材料及方法



水泥:采用嘉峪关水泥厂生产的P.O42.5级水泥,其物理性能见表1。



(1)粉煤灰:采用II级粉煤灰(以下简称FA),细度18.4%,烧失量6.0%。



(2)高效减水剂:采用聚羧酸高效减水剂,固含量为20%。



(3)河砂:细度模数为2.68的中砂,含泥量在原始基础上人工调节。



(4)石:碎石,粒径5~20mm。



通过改变河砂的含泥量来配制混凝土,使得混凝土配比不变,观察其坍落度保留值变化及其对混凝土性能的影响。采用的河砂,经人工水洗烘干后添加泥土(黏土质黄土,质量稳定,质地均匀,过0.075mm筛)配成含泥量为1.0%、3.0%、5.0%的河砂来进行试验,配比见表2。



2试验结果分析



2.1砂中含泥量对新拌混凝土工作性能的影响



对于新拌混凝土而言,其工作性能的好坏直接影响着建筑的施工过程和结构的强度耐久性等重要指标,而砂子是混凝土的重要组成材料,它的特性对新拌混凝土的工作性能也有着较重要的影响力。本试验根据表2中的配合比,通过人工在砂中加入不同量泥土并加入高效减水剂拌制出混凝土,测试不同含泥量对同一标号和含泥量相同不同标号混凝土的坍落度的影响,试验结果见表3。



从表3中可以看出含泥量对用聚羧酸配制的混凝土工作性影响非常明显,特别是对坍落度经时变化,坍落度损失很快。含泥量到3%以上时坍落度损失尤为明显。



2.2砂中含泥量对混凝土收缩率的影响



收缩是混凝土材料的固有特性,指混凝土在不受力的情况下,因变形而产生的体积减小。由于混凝土内部存在大量微细裂纹,随着混凝土材料的收缩,在一定条



件下这些微细裂纹会发展扩大形成肉眼可见的宏观裂缝,从而使结构发生破坏。



试验通过对砂子中添加不同质量的泥土,研究砂中含泥量对混凝土收缩性能的影响。试验通过测定C35和C50两种不同强度混凝土在不同含泥量下,不同龄期混凝土干缩性能的变化,数据见表4。



根据表4可以看出同一强度,同一龄期的混凝土随着含泥量的增加,混凝土的收缩率加大,说明含泥量对混凝土收缩影响较大,随含泥量的增加混凝土的收缩加大;同时表4可看出含泥量相同的不同强度的混凝土,各个龄期混凝土收缩率随混凝土标号增大而收缩率降低。C35混凝土的早期收缩率较C50混凝土要大,说明标号低的混凝土收缩率受含泥量的影响要比标号高的混凝土大,主要原因是由于高标号混凝土的水泥用量较大,水泥本身水化收缩成为主要因素,含泥量的影响只是影响因素之一。



2.3砂中含泥量对混凝土强度影响



在混凝土设计和质量控制过程中,强度被认定为是一个不可忽视的性质,而且许多混凝土的其他性质,包括水密性,抗渗性等,都与强度有极大关联。混凝土强度的影响因素众多,其中一项即为集料中砂的含泥量的影响。



试验通过在配制基本相同的情况下,改变砂中泥的含量,来研究砂中含泥量对混凝土强度的影响。试验结果见表5。



从表5中可以看出,同强度混凝土抗压强度无论是3d、7d还是28d龄期的强度都随砂中含泥量的增加明显地降低。主要是因为配制基本不变的条件下,随砂石含泥量的增加,要达到混凝土泵送的要求,就要增加混凝土的用水量,从而增大了混凝土的水胶比。还可计算出28d龄期中,C35混凝土平均强度比其含泥1%时高9.2%,比含泥量5%时低9.1%;C50混凝土平均强度比其含泥1%时高5.2%,比含泥5%低时5.1%。这是由于高标号混凝土的水泥用量较大,砂中含泥量对混凝土强度的影响相对比低标号混凝土的强度影响要小。



2.4砂中含泥量对混凝土抗冻性能的影响



混凝土抗冻性是指混凝土在水饱和状态下经受多次冻融循环作用,能保持强度和外观完整性的能力。冻融破坏的过程从表面剥落开始,破坏由外部逐渐向内部发展,每一次循环后都会使水分移向可冻结的区域。这些区域包含细小裂缝,结冰使得裂缝在膨胀压力下继续扩大,导致最终破坏。



混凝土抗冻性通过混凝土试件的相对动弹性模量值和重量损失进行表示。试验通过改变砂中泥的含量,测试砂中含泥量对混凝土抗冻性能的影响。试件经过250次冻融循环均未发生破坏,不同含泥量混凝土抗冻性试验结果见表6。



由表6可知,无论是C35混凝土还是C50混凝土,随含泥量的增加,混凝土抗冻性能变差。C35混凝土中砂子含泥量从1%增加到3%,弹性模量平均降低了3.54%;含泥量从3%增加到5%的情况下,弹性模量平均升高5.2%。C50混凝土中砂子含泥量从1%增加到3%和5%,混凝土弹性模量增加了1.3%和3.8%。C35混凝土抗冻性能变化率要比C50混凝土抗冻性能变化率大,砂中泥含量的增加对低标号混凝土抗冻性的影响要大于高标号混凝土。



3结论



从上述试验分析中可看出,砂子含泥量的大小对混凝土工作性能、强度、收缩率和抗冻性能均有不同程度影响。相同情况下,砂中含泥量超过3%对低标号的混凝土影响更显著,而对高标号影响相对较小,主要原因是高标号混凝土水泥用量大,含泥量适当超过标准,对混凝土影响不是很大。因此,砂中含泥的具体限值的确定应当根据混凝土的工作性能要求、工程环境、设计强度要求等综合考虑,以确定一个合理的范围。