細(xì)骨料對(duì)混凝土和易性的影響及控制措施

王瑜玲，李洪濤

（浙江五龍化工股份有限公司，浙江 德清313201）

細(xì)骨料對(duì)混凝土和易性的影響及控制措施

王瑜玲，李洪濤

（浙江五龍化工股份有限公司，浙江 德清313201）

細(xì)骨料作為混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)新拌混凝土的和易性有著很大的影響。如何合理使用細(xì)骨料以及研制出一種能夠有效減小混凝土中細(xì)骨料對(duì)減水劑性能影響的助劑，從而拌制出具有良好流動(dòng)性、粘聚性及抗離析的混凝土對(duì)于保證施工質(zhì)量和施工效率具有重要意義。

細(xì)骨料；和易性；控制措施

1 引言

細(xì)骨料是混凝土的主要組分，約占混凝土體積總量的30%～40%，其性質(zhì)的好壞將直接影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、強(qiáng)度、耐久性等[1]。隨著聚羧酸減水劑的廣泛使用，細(xì)集料與其適應(yīng)性好壞同樣影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)之一。已有文獻(xiàn)介紹，聚羧酸減水劑對(duì)混凝土中砂子含泥量十分敏感，既能影響混凝土的坍落度及坍落度損失，在砂子含泥量超過(guò)3%時(shí)還會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響[3]。事實(shí)上，除了砂子含泥量之外，砂子的其他性質(zhì)也將對(duì)聚羧酸減水劑的適應(yīng)性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響混凝土的各項(xiàng)性能。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)例

以C30樁基的混凝土設(shè)計(jì)配合比為例進(jìn)行試驗(yàn)，如表1所示。

所選細(xì)骨料性能指標(biāo)見表2所示。

選用兩組膠凝材料以及兩種砂子進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表1 C30樁基混凝土配合比

表2 細(xì)骨料性能指標(biāo)

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用2#砂子拌制的混凝土沒有出現(xiàn)分層、離析，也沒有出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，粘聚性和保水性較好；而采用1#砂子拌制的混凝土出現(xiàn)了泌水現(xiàn)象，和易性欠佳。

表3 細(xì)骨料對(duì)混凝土和易性的影響

從表3可以看出，使用同一種砂子，選取不同組膠凝材料時(shí)，混凝土的和易性基本一致，說(shuō)明該工程現(xiàn)場(chǎng)使用的膠凝材料對(duì)混凝土和易性無(wú)不良影響。而在膠凝材料相同，砂子不同時(shí)，均需增加50%的減水劑，且W-1尚需多加兩公斤水才能勉強(qiáng)達(dá)到施工要求。此外，由表3還可以看出，1#砂子比2#砂子拌制的混凝土含氣量高，含氣量的偏高將會(huì)影響混凝土的后期強(qiáng)度。

3 原因分析

影響混凝土和易性的因素很多，如單位用水量、水泥品種、水泥與外加劑的適應(yīng)性、骨料性質(zhì)、水泥漿的數(shù)量、水泥漿的稠度、砂率等，環(huán)境條件（如溫度、濕度等）、攪拌工藝、放置時(shí)間等[1]。以往的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為在配合比一定的混凝土設(shè)計(jì)中，對(duì)混凝土和易性影響最大的是膠凝材料和外加劑，尤其是近年來(lái)外加劑的廣泛使用所引起的膠凝材料水泥適應(yīng)性問題層出不窮，但事實(shí)證明，細(xì)骨料的性質(zhì)以及細(xì)骨料與外加劑的適應(yīng)性對(duì)混凝土的和易性也有很大的影響，有時(shí)能直接決定拌制的混凝土和易性的好壞。

3.1 細(xì)骨料的性質(zhì)

1#砂偏細(xì)，細(xì)度模數(shù)只有2.2，而且級(jí)配不良，出現(xiàn)中間級(jí)配脫節(jié)的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，細(xì)骨料越細(xì)，比表面積越大，需要越多的水泥漿來(lái)潤(rùn)濕，使得混凝土拌合物的流動(dòng)性降低。砂的級(jí)配不良，以至空隙率和比表面積過(guò)大，需要消耗更多的水泥漿才能使混凝土獲得一定的流動(dòng)性，對(duì)混凝土的密實(shí)性、強(qiáng)度、耐久性等性能也會(huì)有一定影響。

GB14684-2001中規(guī)定了砂子的含泥量、泥塊含量以及輕物質(zhì)含量等，如表2所示。由表可知，1#砂子含泥量較高，含有一定量的泥塊，輕物質(zhì)含量也偏高。

砂子中的泥會(huì)吸附一定量的外加劑，同等條件下相當(dāng)于減少了外加劑的摻量，使混凝土達(dá)不到預(yù)期效果。此外，泥的顆粒極細(xì)，會(huì)粘附在砂粒表面，影響砂粒與水泥漿體的粘結(jié)，導(dǎo)致新拌混凝土和易性不佳。而當(dāng)泥以團(tuán)塊存在時(shí)，會(huì)在混凝土中形成薄弱部分，對(duì)混凝土的質(zhì)量危害更大，且混凝土強(qiáng)度越高影響越明顯。

砂子中氯離子含量較高，有可能是將海砂混入河砂中使用。海砂的吸附能力大于河砂，使得新拌混凝土和易性變差。

輕物質(zhì)多為輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)，會(huì)吸附外加劑，還會(huì)使砂子的蓄水量增大，它的存在降低了混凝土中外加劑的有效摻量，若粘結(jié)在骨料表面，還會(huì)破壞水泥漿包裹骨料的粘結(jié)力，起隔層的壞作用。

3.2 砂率

實(shí)驗(yàn)選取42%的砂率，針對(duì)該配合比而言是合適的，但由于1#砂子細(xì)度偏細(xì)，相當(dāng)于增加了骨料的總表面積和空隙率，在水泥漿用量一定的條件下，相對(duì)而言水泥漿的用量變少了，減少了顆粒表面具有的潤(rùn)滑層，增加了集料顆粒間的摩擦力，從而降低了拌合物的流動(dòng)性。

細(xì)骨料一般采用中砂，要求細(xì)度模數(shù)為2.6～2.9，當(dāng)實(shí)際使用的砂子偏細(xì)時(shí)，應(yīng)相應(yīng)的減少砂率或增加水泥漿用量（同時(shí)提高膠凝材料與水的用量，保證水膠比不變，但這勢(shì)必造成施工成本的增加）以便達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 控制措施

從原因分析中不難看出，細(xì)骨料含泥量、氯離子含量以及輕物質(zhì)含量顯著影響減水劑效用和摻量，究其原因是其對(duì)減水劑會(huì)有很強(qiáng)的吸附作用，消耗掉了相應(yīng)減水劑用量的效能。因此，如何降低細(xì)骨料對(duì)混凝土外加劑的吸附成為解決問題的關(guān)鍵所在。

鑒于國(guó)內(nèi)砂源緊張，機(jī)制砂和海砂利用的技術(shù)尚不成熟，單單依賴嚴(yán)格控制砂源已經(jīng)不太現(xiàn)實(shí)，因此，如何使外加劑能夠有效抑制混凝土細(xì)骨料對(duì)減水劑用量的影響，降低減水劑的摻量，保持減水劑的使用效能，成為混凝土外加劑供應(yīng)商需要解決的難題。

目前，日本學(xué)者已有研究表明，在制備聚羧酸時(shí)引入陽(yáng)離子單體，可以有效抵抗骨料中泥的吸附問題，還有學(xué)者通過(guò)聚羧酸和二丙稀二甲基氯化胺共聚物鹽的復(fù)配解決了此問題。而我國(guó)也有學(xué)者著手研究該問題，如劉國(guó)棟等研制的Z劑等[3]，其主要作用機(jī)理很可能是細(xì)骨料對(duì)Z劑有更強(qiáng)或更快的吸附作用所致，亦即泥土?xí)x擇性地優(yōu)先吸附Z劑，從而減少了對(duì)減水劑的吸附。但這些研究尚處于起步階段，需要大量的試驗(yàn)研究來(lái)證實(shí)、優(yōu)化。

5 結(jié)束語(yǔ)

在工程建設(shè)過(guò)程中，砂子作為混凝土結(jié)構(gòu)材料的重要組成部分，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量及耐久性具有舉足輕重的影響。隨著建筑業(yè)發(fā)展和對(duì)建筑工程質(zhì)量的重視，建筑市場(chǎng)用砂數(shù)量越來(lái)越大，質(zhì)量上要求越來(lái)越高，而合格的河砂資源卻越來(lái)越少，由此引發(fā)的工程質(zhì)量，破壞農(nóng)田、水利資源問題日趨嚴(yán)重，砂生產(chǎn)也因資源的變化而有所改變，建筑用砂的質(zhì)量和數(shù)量對(duì)建筑市場(chǎng)的影響日益明顯。在河砂資源缺乏的地區(qū)，合理使用海砂和優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂進(jìn)行混凝土施工生產(chǎn)不僅是可行的，其綜合效益也是顯著的。同時(shí)在海砂和機(jī)制砂使用中，也可以進(jìn)行建筑材料學(xué)科方面的研究試驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)科的發(fā)展奠定基石。此外，及時(shí)研制出具有抵抗骨料中泥、有害物質(zhì)等吸附的外加劑迫在眉睫，這將對(duì)混凝土外加劑行業(yè)提出新的挑戰(zhàn)。

[1]蔣林華.混凝土材料學(xué)[M].河海大學(xué)出版社,2006.

[2]黃家駿.建筑材料與檢測(cè)技術(shù)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社,2000.

[3]劉國(guó)棟,關(guān)志梅,魏春濤.砂子含泥量對(duì)摻用聚羧酸高效減水劑混凝土性能的影響及有效對(duì)策[J].商品混凝土，2008(3):15-18.

The effects of fi ne aggregate on the workability of concrete and control measures

Yuling Wang, Hongtao Li
(ZheJiang WuLong Chemical CO.LTD,Zhejiang 313201)

Fine aggregate as an important component part of a concrete structure, has a great impact to the workability of fresh concrete. To fi nd additives which can effectively reduce the effects of fi ne aggregate on the properties of water reducer, and then to get a good fl uidity, cohesiveness and anti-segregation concrete is of great signi fi cance to ensure the construction quality and construction ef fi ciency.

fi ne aggregate;workability;control measures

王瑜玲（1983-），女，碩士研究生，浙江五龍化工股份有限公司。

[單位地址]浙江省德清新市鎮(zhèn)東五龍橋浙江五龍化工股份有限公司技術(shù)中心（313201）