砂石中含泥量对混凝土的影响与抗泥粉型外加剂对砂石含泥量的改善

万 平,甘扶平

(南昌辉蝶混凝土有限公司,江西 南昌 330096)

0 研究背景

随着混凝土行业的发展,各原材料的使用,混凝土在施工中不同部位与结构构件以及施工方式的要求越来越高。而混凝土在生产使用中,季节温度的变化及当地原材料的管控,各原材料出现不同情况的变化,其中砂石含泥量(含泥含粉量)多少会直接影响到生产出来的混凝土性能与质量,需要进行严格管控。

1 原理

(1)泥的成份：砂石含泥量带入混凝土中的泥土,主要成分包括方解石、白云石、伊利石、石英、长石及云母,这几种成分的晶型结构如图1。

图1

(2)泥的测定：按国标(GB/T 14684-2001)进行亚甲基蓝测试,确定为泥土。

(3)泥(又称粘土)对混凝土的影响机理：泥对混凝土影响一是表现为对聚羧酸减水剂的超吸附作用降低了减水剂的分散作用[1],二是泥的层间吸水作用减少了混凝土的游离水,导致浆体流动性变差。图2表示了泥对聚羧酸减水剂的吸附。

图2

(4)不同种砂石常规实验。

选取市场上不同含泥量(含泥含粉量)的3种砂与3种石子,各性能情况如表1-4-1,1-4-2。

表1-4-1 3种砂子性能情况

表1-4-2 3种石子性能情况

混凝土实验采用配比如表1-4-3。

表1-4-3 实验C30配合比

混凝土性能结果如表1-4-4。

表1-4-4 不同种砂石C30配合比混凝土实验情况

由表1-4-4可以看出,不同种砂石的混凝土对外加剂的掺量敏感,含泥量越高的砂子需要的外加剂掺量越高,同时坍损越快；石子含泥含粉量越大,外加剂掺量越高且坍损越快。这主要是因为含泥量含粉量的增加对水的需求更多,同时还吸附了外加剂。

(5)泥的影响：相关研究表明含泥量不仅对混凝土生产料的干稀会造成很大的影响,使得外加剂的掺量与用水量敏感,同时会影响到混凝土施工使用以及相关质量(包裹凝结时间、强度等)问题。

2 原材料

(1)水泥：万年青水泥P.O42.5,比表面积为365m2/kg,细度为2.3%,初凝时间与终凝时间分别为145min、220min,28天抗折强度与抗压强度分别为7.8MPa、49.2MPa。

(2)砂：河砂,细度模数2.7,含泥量0.4%,堆积密度1490kg/m3。

(3)矿粉：II级矿粉。

(4)粉煤灰：II级粉煤灰,细度16.5%,需水量比99%,烧失量0.85。

(5)含泥石粉：石子中筛于含泥石粉,MB值为3.9,各指标含量如表4-1-1。

表4-1-1 石粉各指标含量

(6)外加剂：试验所使用的母液助剂供应公司,见表4-1-2。

表4-1-2 母液及助剂供应公司

3 实验结果与分析

实验目的

研究混凝土砂石含泥量(含泥含粉量)多少对生产中混凝土性能与质量的影响,抗泥粉外加剂对其的改善作用。

实验方法

新拌混凝土实验按照GB/T 50080-2011《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》规定进行实验。

砂浆流动度参考GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》的实验方法,进行同配比砂浆的流动性实验(扣除10公斤用水及全部石子,胶材量及砂用量保持不变)。

外加剂匀质性根据GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。

3.1 抗泥粉外加剂母液与助剂的选取

选择母液(S08D、S08C、S05A)与助剂进行净浆、砂浆、混凝土进行实验,选取出最合适的母液与助剂。实验用砂浆配合比,如表3-1-1。

表3-1-1 混凝土配合比及砂浆配合比(Kg/m3)

将各母液复配成含固相当的成品,砂浆实验结果如表3-1-2,由表可以看出母液S08C的效果最好。

表3-1-2 母液砂浆实验

选取S08C作为母液,加入各助剂配置成相当的成品,各缓凝剂砂浆实验如表3-1-3,由表可以看出缓凝剂H1效果略好,但各组差异不是很明显。

表3-1-3 缓凝剂砂浆实验

3.2 含泥石粉量不同对混凝土性能的影响

选取效果最好的S08C,与缓凝剂及其它助剂配置成样品,进行混凝土实验,实验用配比(含泥石粉取代砂)如表3-2-4,性能情况如表3-2-5。

表3-2-4 C30混凝土实验配合比(Kg/m3)

表3-2-5 混凝土性能情况

从表3-2-5可以看出,同等级混凝土在相同水灰比的条件下,含泥石粉的提高,需通过增加减水剂的掺量来改善混凝土流动性,且添加幅度较大,但比普通混凝土的保水性好,粘聚性强,泌水少。从1h坍落度来看,随着含泥石粉用量的提高,坍落度的保留值越来越小。这主要在于相比与河砂,石粉含有的0.16mm以下的颗粒,使混凝土的总比表面积增加,混凝土中的包裹用水量增大从而需要更高的外加剂掺量来满足流动性要求。而抗压强度方面则有所提高,这主要由于含泥石粉中的粒径小于0.16mm的颗粒在拌合期间起到了水泥浆的作用[2]。而石粉的尖锐棱角也使得集料与浆体的咬合力得到增强,有利于浆-集料界面的改善。

3 抗泥粉型外加剂改进(增加保坍剂S10D)

按表3-3-7配置外加剂,并进行混凝土实验。

表3-3-6 抗泥粉型外加剂配比

表3-3-7 C30混凝土实验配合比(Kg/m3)

按表3-3-6的配比配置外加剂,进行C30配合比实验,混凝土性能如表3-3-8。

表3-3-8 混凝土性能情况

从表3-3-8可以看出,同等级混凝土在相同水灰比的条件下,含泥石粉量的提高,需通过增加减水剂的掺量来改善混凝土流动性。外加剂配方2大量使用保坍剂S10D掺量提升的幅度要小些,同时坍落度损失也得到一定的控制。含泥石粉含量的增加一方面需要更多的水,同时也对外加剂更大的吸附。

4 结论

(1)同等级混凝土在相同水灰比的条件下,含泥石粉的提高,需通过增加减水剂的掺量来改善混凝土流动性,且添加幅度较大,但比普通混凝土的保水性好,粘聚性强,泌水少。从1h坍落度来看,随着含泥石粉用量的提高,坍落度的保留值越来越小。

(2)对抗泥外加剂进行改进,大幅增加外加剂中的保坍组份,提高含固量,但不改变减水率,可以降低因含泥石粉提高而引起的外加剂掺量提升的幅度,并控制坍落度损失。

(3)抗泥型外加剂主要考虑降低泥粉对外加剂的吸附,通过变相的提高抗泥外加剂的含固量,填充进保坍剂、阻泥剂或其他物质,降低混凝土生产的掺量波动,同时保障经时损失。

[1]张丽超.骨料中含泥量对聚羧酸系外加剂工作性能影响的研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2013,14(3):4-7．

[2]卓学军.浅析混凝土外加剂在建筑工程中应用[J].黑龙江交通科技,2013,33(4):141-141．