细集料含泥量对混凝土性能的影响 及解决方法!

【摘要】含泥量是反应混凝土集料质量的一个重要指标，含泥量的大小对新拌混凝土的工作性能及硬化后的力学性能有很大影响。试验表明，随着含泥量的增加，混凝土的工作性能下降明显，尤其是含泥量大于5%时工作性能下降同时力学性能也受到影响。通过调整用水量、外加剂掺量、砂率、引气剂掺量、砂子细度模数等方法对解决含泥量影响混凝土工作性能的问题进行探讨。

【关键词】：细集料  含泥量  混凝土性能  解决方法

1. 概述

作为混凝土重要组成——集料占混凝土体积的70%以上，粗集料作为混凝土的骨架占混凝土的体积40%左右，细集料用来填充粗集料的空隙占混凝土的体积30%左右。含泥量是细集料的一个重要指标，含泥量的多少对混凝土拌合物的工作性能和强度会产生不同程度的影响。含泥太少混凝土的和易性较差，粘聚性下降，保水性能降低，需增加胶凝材料进行补充；含泥过多，这些极细颗粒会包裹在集料表面，妨碍集料与水泥石之间的粘结，形成软弱界面影响结构强度及由于微小颗粒增加了比表面积，流动性变小影响工作性能。

2. 试验材料

水泥：青P.O42.5R、细度3%、3d强度31.0Mpa、 28d强度49.6Mpa

粉煤灰：马莲台Ⅱ级、细度4%、28 d活性74%、需水量比94%

砂、石经水洗后技术指标如下：

石子：宁东5~25mm碎石、表观密度2.71g/cm3、孔隙率45%、含泥量0.6%、吸水率0.8%

砂子：宁东水洗山砂、细度模数2.9、Ⅱ区、含泥量0.8%、表观密度2.63g/cm3、孔隙率39%、吸水率0.1%

关马湖细砂、细度模数1.5、Ⅲ区、含泥量1.3%、表观密度2.62g/cm3、孔隙率48%、吸水率0.66%

泵送剂：凌海外加剂厂  M-5型混凝土泵送剂，减水率27%

泥：通过0.075mm筛的粘土

3. 试验过程

为了保证砂石原材含泥稳定砂石经过水洗处理，将中砂与细砂按7：3比例混合，细度模数2.5、表观密度2.65g/cm3、含泥量1.0%。级配如下表1

含泥量按砂子用量的0%、1%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%依次加入，配合比如下表2

4. 试验结果分析

4.1含泥量对混凝土工作性能的影响

不同含泥量混凝土的工作性能

由以上不同含泥量混凝土工作性能图、表可以看出，含泥量在5%以内时对混凝土的工作性影响不大，而且改善了混凝土的粘聚性和保水性。随着含泥量的增加，混凝土的塌落度和流动度下降趋势明显。

4.2含泥量对混凝土力学性能的影响

不同含泥量混凝土的力学性能

由以上不同含泥量混凝土力学性能图、表可以看出，随着含泥量的增加，混凝土抗压强度有下降趋势。其中，3天下降最明显达15%，7天下降不太明显达3~5%，28天下降明显达9~11%。

【分析】

由于砂石经水洗处理后，虽然塌落度和流动度较好，但细小的颗粒损失较大，使得混凝土产生骨料离析、水泥浆流失，粘聚性和保水性较差。含泥量在一定幅度内（5%）对水泥浆体和骨料界面过渡区中的孔隙起到填充作用，而且增加了浆体的数量，包裹在骨料颗粒表面的浆层加厚，增加了骨料间的润滑作用，使骨料间摩擦力减小混凝土和易性变大；同时浆体（含泥量）增加填充了水泥浆体和骨料界面过渡区中的孔隙，阻断了混凝土中泌水路径（毛细孔通道），增加了混凝土的耐久性和保水性。但随着含泥量的增加，微小颗粒增加了浆体的比表面积，占用了混凝土中有效水的份额，造成了初始塌落度和流动度的降低；同时含泥量的增加砂子中的泥会吸附一定量的外加剂，同等条件下相对于减少了外加剂的掺量，降低了外加剂的作用达不到预期的效果，导致新拌混凝土和易性不佳，塌落度损失增大。

混凝土是由骨料、水泥石和水泥石-骨料界面过渡区三相组成，对于混凝土而言，水泥石-骨料界面过渡区是最薄弱的环节，改善和提高水泥石-骨料界面过渡区的强度是提高混凝土强度的关键。含泥量的增加，泥的极细颗粒会黏附在骨料表面，吸收了拌和水使得水泥石-骨料界面过渡区中水泥浆体的水灰比大于水泥石本体中的水灰比，水泥浆体密度变低，水泥石是多孔低密度的；同时微小颗粒与水泥浆体的黏结，起隔层的反作用，破坏水泥浆体包裹骨料的黏结力，在混凝土中形成薄弱部分，对混凝土的强度产生影响。

由以上试验结果和分析可知，细集料含泥量达到一定程度（含泥量大于5%）对混凝土的工作性能和抗压强度影响很大，需加以控制。

5.针对含泥量变化对混凝土性能影响的解决方案的探讨

随着社会的发展，企业间竞争越来越激烈，混凝土原材料生产厂家均从提高生产率，降低损耗入手。山砂经水洗处理后本来是为了降低含泥量，但厂家却采取增大筛孔尺寸来提高生产效率，这样不仅含泥量不稳定变化幅度较大，而且造成砂子中有效的细小颗粒损失过多，砂子变粗细度模数不断增加。针对这种情况采取以下一些方法探讨解决含泥量变化的问题。

5.1调整胶凝材料用量

针对0%、3%、5%、7%、9%五种不同含泥量采取降低胶凝材料用量，混凝土性能如下表5、图3。

由以上图、表可知，随着含泥量在5%以内的通过调整胶凝材料用量能够改善混凝土的工作性能（流动度损失）。含泥量5%在以内混凝土的力学性能变化不大，大于5%时28天强度降低较多达14%。

5.2调整用水量

针对6 ~ 9%四种不同含泥量采取调整用水量的方法，混凝土性能如下表6、图4。

由试验结果及以上图、表可知，随着用水量提高混凝土的工作性能得到明显的改善（含泥量在7%以内），当含泥量大于7%时混凝土的塌落度和流动度损失改善不大；随着用水量的提高，混凝土的3天强度有所降低，28天强度损失更大达到15%以上。

5.3调整外加剂掺量

增加外加剂掺量可以改善混凝土的工作性能，针对含泥量9%时外加剂的不同掺量混凝土的性能如下表7、图5。

由试验结果及以上图、表可知，随着外加剂掺量提高混凝土的工作性能得到明显的改善，当外加剂掺量大于2.7%时混凝土的塌落度和流动度出现下降趋势；而对混凝土的强度影响不大。

5.4调整引气剂掺量（引气剂掺量范围0.006~0.03%）

增加引气剂掺量可以改善混凝土的工作性能，针对含泥量9%时引气剂的不同掺量混凝土的性能如下表7、图5。

由试验结果及以上图、表可知，随着引气剂掺量提高混凝土的工作性能出现下降趋势；但对混凝土的强度影响不大。

5.5调整砂率

调整砂率可改善混凝土的工作性能，针对含泥量9%时不同砂率混凝土的性能如下表9、图7。

由试验结果及以上图、表可知，随着砂率提高混凝土的工作性能得到明显的改善，当砂率大于40%时混凝土的塌落度和流动度出现下降趋势；随着砂率的提高，混凝土的强度先增后减，总体影响不大。

5.6调整砂子细度模数

调整砂子细度模数可以改善混凝土的工作性能，针对含泥量9%时不同砂子细度模数混凝土的性能如下表10、图8。

由试验结果及以上图、表可知，随着砂子细度模数的提高混凝土的工作性能得到明显的改善，当砂子细度模数大于3.3时混凝土的塌落度和流动度出现下降趋势；随着砂率的提高，混凝土的强度先增后减，总体影响不大。

【分析】

以上六种方法归纳起来其实就是三种，既调整水胶比、调整外加剂用量、调整砂子的级配。调整水胶比：降低水泥用量或增加用水量——增加水胶比。随着含泥量增加，水泥浆的数量增加，水胶比小水泥浆变稠混凝土流动性降低，增加用水量在一定范围内混凝土的工作性能得到改善，但会损失混凝土强度。含泥量在7%以内，可适当采用调整水胶比的方法改善混凝土的性能。调整外加剂：随着含泥量的增加，细集料中的泥吸附外加剂的数量也相应的增加，外加剂的功效降低。增加部分外加剂供泥吸附，不降低外加剂的使用功效但增加了混凝土成本。调整砂子的级配：调整砂率既降低含泥量但需要保证混凝土的和易性，利与泵送；调整砂子的级配既细度模数，利用泥的微小颗粒特性，增加前几级粒径的含量，利用泥的微小颗粒补充砂子中的欠缺部分含量已取得合理的效果。

【结论】

1.  细集料含泥量不大于5%时对混凝土的工作性能和抗压强度影响不大，当含泥量大于5%时和混凝土的工作性能下降明显，同时抗压强度降幅明显显现，需对原材料加强进场检测。

2.  利用调整水胶比的方法解决含泥量大于5%的细集料时，在7%的范围内能取得一定效果，但应考虑强度的损失，利用试验确定水胶比的调整范围。

3.  利用调整外加剂掺量的方法解决含泥量大于5%的细集料时，应考虑外加剂的饱和点及混凝土的综合增加成本。

4.  利用调整砂子级配的方法解决含泥量大于5%的细集料时，既达到满足工作性能的要求又对混凝土的强度影响不大，同时不会增加成本。

【参考文献】

1. JGJ55-2011   《普通混凝土配合比设计规程》

2. GBJ146-90      《粉煤灰混凝土应用技术规程》

3. GB/T14902-2003 《预拌混凝土》

4. GB50164-2011 《混凝土质量控制标准》

【作者简介】

1. 金立忠     宁夏电力建设工程公司   主要从事混凝土生产管理工作

2. 雷红涛     宁夏电力建设工程公司   主要从事混凝土质量控制工作