高含泥量集料对混凝土性能的影响及有效对策

杭美艳 张培育 孔凡龙

（内蒙古科技大学，内蒙古 包头 014010）

前言

混凝土是应用广泛的建筑材料，其中集料是混凝土的重要组成部分[1]。集料质量对混凝土性能与经济性有显著的影响，因此使用质量优良的集料对混凝土十分重要。然而，目前集料的生产现状表明集料不可避免地含有泥，泥会对混凝土性能产生负面影响[2-3]。国家标准JGJ 52-2006对砂石表面的含泥量进行了规定：含泥量是指砂石中公称粒径小于80μm的颗粒的含量[4]。

工程实践中一直将混凝土原材料中不可避免的泥被当做集料中的有害物质之一，当体系中的泥含量达到一定量时，混凝土的各项性能指标会受到较为严重的影响，尤其是对商品混凝土的生产、泵送和施工过程的影响尤为严重。目前最直接有效的方法是采取措施控制含泥量，但是这样会限制高含泥量集料的广泛应用。因此，正确认识集料高含泥量对混凝土性能的影响作用，探求解决问题的有效对策具有重要意义。本文针对工程实际中混凝土集料高含泥量（含泥量12.4%）的问题，通过试验研究，分析集料高含泥量对混凝土性能的影响，并提出解决问题的有效对策。

1 试验原材料

（1）水泥：蒙西P·O42.5，其主要物理力学性能指标见表1；

（2）砂：工程用砂，中砂，含泥量7.0%，细度模数2.64；

表1 水泥主要物理力学性能

（3）石子：工程用碎石，含泥量5.4%，最大粒径31.5mm；

（4）粉煤灰：包头达旗电厂Ⅱ级灰，指标符合GB1596-2005要求；

（5）水：普通自来水，符合JGJ63-2006要求；

（6）减水剂：包头钢鹿建材公司聚羧酸高性能减水剂，减水率35%，其他性能指标符合GB8076-2008。

2 试验方法

混凝土设计强度等级为C30，基准配合比见表2。试验依据JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》测定砂、石含泥量。试验测定新拌混凝土的坍落度、扩展度，测完后放入密闭桶中静置30分钟，再次测定混凝土的坍落度、扩展度。混凝土搅拌、成型等按照GB50080-2002《普通混凝土拌合物力学性能试验方法标准》执行。

3 高含泥量集料对混凝土性能的影响

本次试验对原材料中的砂、石子用水进行冲洗，使其含泥量分别降低至：砂2%，石子0.5%。按照表2基准配合比，进行冲洗后集料（甲）与未冲洗集料（乙）对比试验。通过调节用水量或外加剂掺量保持混凝土初始坍落度相同，研究集料中泥对混凝土性能的影响，试验结果见表3。

从表3的试验数据可以看出：高含泥量集料用于混凝土中时，通过增加外加剂的办法可以较好地保证混凝土的30min流动度值；通过增加用水量保证相同初始流动度的办法，混凝土30min坍落度损失依然较大。无论是调整外加剂掺量还是增加用水量，高含泥集料混凝土抗压强度明显降低，且增大外加剂掺量的混凝土强度不但比增加用水量混凝土强度高，而且能满足试验配制强度要求。

4 有效对策

针对高含泥量集料对混凝土性能的影响，我们在室内做了大量工作。利用工程实际中的原材料，在其他条件不变的情况下，分别逐一改变单一影响因素，研究不同因素对高含泥量集料混凝土的影响，并找出有效对策。

4.1 调整砂率

根据试验原材料特点以及混凝土配合比设计原则，按照基准配合比表2，在保证外加剂掺量2.6%、胶凝材料用量和水胶比不变的原则下，分别设计砂率为36%、40%、44%、48%四组混凝土。分析不同砂率对高含泥集料对混凝土的影响，试验见表4、图1和图2。

从表4、图1和图2可以看出，随着砂率的增大，混凝土的初始坍落度、30min坍落度值减小，且损失值有增大的趋势；随着砂率的增大，混凝土3d、7d、28d强度降低。

表2 混凝土基准配合比

表3 同初始坍落度时高含泥量集料对混凝土性能影响

在胶材用量和水胶比一定的条件下，由于砂子的表面积比粗骨料大，随着砂率的降低，总表面积减小，由砂子和胶凝材料浆体组成的砂浆在粗骨料间能够起到更好的润滑作用，减少骨料间的摩擦力，增强混凝土的粘聚性、流动性，减小混凝土坍落度的经时损失。但是，砂率过小时，润滑作用砂浆数量不足，混凝土流动性降低，且影响粘聚性和保水性，发生离析现象。所以，在合理砂率范围内，适当降低砂率对高含泥量集料混凝土的坍落度损失有一定的改善作用。

4.2 掺加缓凝剂

考虑到高含泥量集料对混凝土坍落度损失大这一问题，试验设计在混凝土中加入缓凝剂，研究掺用缓凝剂对改善这一问题的作用。缓凝剂过量掺入会使混凝土强度下降，使用时应严格控制，本试验中缓凝剂掺量采用0.05%。按照表2基准配合比进行试验，研究缓凝剂对混凝土性能的影响，试验结果见表5。

从表5可以看出，掺加缓凝剂后，在保证相同用水量、初始坍落度值条件下，可有效减少外加剂的掺量，且对混凝土强度影响不大；在用水量和外加剂掺量一定的情况下，掺加缓凝剂后，混凝土凝结时间延长，且对其坍落度损失有一定的改善作用。其原因是，缓凝剂在固-液界面上的吸附作用，改变了固体粒子的表面性质，并通过其分子中亲水基团吸附大量的水分子形成较厚的水膜层，使晶体间的相互接触受到屏蔽，改变结构形成过程，延缓水泥水化反应，延长了高含泥量集料混凝土的凝结时间，从而减少坍落度经时损失。

表4 砂率对高含泥量集料混凝土的影响

图1 砂率对混凝土坍落度的影响

图2 砂率对混凝土强度的影响

表5 缓凝剂对高含泥量集料混凝土的影响

4.3 外加剂掺入方法

损失大，强度明显下降。但是，适当加大外加剂掺量后，可以较好地保证混凝土的强度设计要求值和30min流动度值。

（2）随着砂率的增大，高含泥量集料混凝土的初始坍落度、30min坍落度值均减小，且损失值有增大的趋势，在合理砂率范围内，适当降低砂率对高含泥量集

表6 外加剂掺入方法对高含泥量集料混凝土的影响

按照表2基准配合比，在胶凝材料用量、水胶比不变的情况下，先通过调节外加剂掺量保持混凝土初始坍落度相同，再通过相同外加剂掺量对比坍落度经时损失值，进行外加剂的先掺法和后掺法试验。试验结果见表6。

通过试验发现，在保持混凝土初始坍落度相同时，外加剂采用后掺法，能够显著降低外加剂掺量；在外加剂掺量相同时，采用后掺法对减少坍落度损失效果明显；外加剂的先掺、后掺对高含泥量集料混凝土的强度影响不大。

集料中的泥、水泥对外加剂具有良好的吸附作用[5]，减水剂在搅拌一定时间后加入的方式，让水泥和集料中泥颗粒表面先形成一层水膜 ，集料中的泥和水泥中的矿物组分对外加剂的吸附能力就会大大减弱，使溶液中保持有足够量的外加剂并减弱外加剂对集料中泥的敏感性，显著增强外加剂减水的作用，降低混凝土坍落度损失。

结论

（1）高含泥量集料拌制而成的混凝土坍落度经时料混凝土的坍落度经时损失有一定的改善作用。

（3）在高含泥量集料混凝土中掺入缓凝剂，能够有效减少坍落度经时损失，对混凝土强度影响不大。

（4）外加剂后掺法对减小高含泥量集料混凝土坍落度损失效果明显，对混凝土强度影响不大。

[1] 宋少民，孙凌．土木工程材料[M]．第二版．武汉：武汉大学出版社，2011．

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

[3] 王冠锋，马军委，张涛．泥含量对掺聚羧酸减水剂混凝土的影响及措施[J]．中国建材科技．2011(03) ：3-5．

[4] 中华人民共和国建设部．JGJ 52-2006普通混凝土砂石质量及检测方法标准[S]．北京：中国建筑工业出版社，2007．

[5] 高建新，贺传卿，王怀义，等．外加剂后掺法在恰甫其海水利枢纽2#桥施工中的应用[J]．混凝土，2004(4)：79-80．