砂石中含泥量對混凝土的影響與抗泥粉型外加劑對砂石含泥量的改善

萬 平,甘扶平

(南昌輝蝶混凝土有限公司,江西 南昌 330096)

0 研究背景

隨著混凝土行業的發展,各原材料的使用,混凝土在施工中不同部位與結構構件以及施工方式的要求越來越高。而混凝土在生產使用中,季節溫度的變化及當地原材料的管控,各原材料出現不同情況的變化,其中砂石含泥量(含泥含粉量)多少會直接影響到生產出來的混凝土性能與質量,需要進行嚴格管控。

1 原理

(1)泥的成份：砂石含泥量帶入混凝土中的泥土,主要成分包括方解石、白云石、伊利石、石英、長石及云母,這幾種成分的晶型結構如圖1。

圖1

(2)泥的測定：按國標(GB/T 14684-2001)進行亞甲基藍測試,確定為泥土。

(3)泥(又稱粘土)對混凝土的影響機理：泥對混凝土影響一是表現為對聚羧酸減水劑的超吸附作用降低了減水劑的分散作用[1],二是泥的層間吸水作用減少了混凝土的游離水,導致漿體流動性變差。圖2表示了泥對聚羧酸減水劑的吸附。

圖2

(4)不同種砂石常規實驗。

選取市場上不同含泥量(含泥含粉量)的3種砂與3種石子,各性能情況如表1-4-1,1-4-2。

表1-4-1 3種砂子性能情況

表1-4-2 3種石子性能情況

混凝土實驗采用配比如表1-4-3。

表1-4-3 實驗C30配合比

混凝土性能結果如表1-4-4。

表1-4-4 不同種砂石C30配合比混凝土實驗情況

由表1-4-4可以看出,不同種砂石的混凝土對外加劑的摻量敏感,含泥量越高的砂子需要的外加劑摻量越高,同時坍損越快；石子含泥含粉量越大,外加劑摻量越高且坍損越快。這主要是因為含泥量含粉量的增加對水的需求更多,同時還吸附了外加劑。

(5)泥的影響：相關研究表明含泥量不僅對混凝土生產料的干稀會造成很大的影響,使得外加劑的摻量與用水量敏感,同時會影響到混凝土施工使用以及相關質量(包裹凝結時間、強度等)問題。

2 原材料

(1)水泥：萬年青水泥P.O42.5,比表面積為365m2/kg,細度為2.3%,初凝時間與終凝時間分別為145min、220min,28天抗折強度與抗壓強度分別為7.8MPa、49.2MPa。

(2)砂：河砂,細度模數2.7,含泥量0.4%,堆積密度1490kg/m3。

(3)礦粉：II級礦粉。

(4)粉煤灰：II級粉煤灰,細度16.5%,需水量比99%,燒失量0.85。

(5)含泥石粉：石子中篩于含泥石粉,MB值為3.9,各指標含量如表4-1-1。

表4-1-1 石粉各指標含量

(6)外加劑：試驗所使用的母液助劑供應公司,見表4-1-2。

表4-1-2 母液及助劑供應公司

3 實驗結果與分析

實驗目的

研究混凝土砂石含泥量(含泥含粉量)多少對生產中混凝土性能與質量的影響,抗泥粉外加劑對其的改善作用。

實驗方法

新拌混凝土實驗按照GB/T 50080-2011《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》規定進行實驗。

砂漿流動度參考GB 50119-2013《混凝土外加劑應用技術規范》的實驗方法,進行同配比砂漿的流動性實驗(扣除10公斤用水及全部石子,膠材量及砂用量保持不變)。

外加劑勻質性根據GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行。

3.1 抗泥粉外加劑母液與助劑的選取

選擇母液(S08D、S08C、S05A)與助劑進行凈漿、砂漿、混凝土進行實驗,選取出最合適的母液與助劑。實驗用砂漿配合比,如表3-1-1。

表3-1-1 混凝土配合比及砂漿配合比(Kg/m3)

將各母液復配成含固相當的成品,砂漿實驗結果如表3-1-2,由表可以看出母液S08C的效果最好。

表3-1-2 母液砂漿實驗

選取S08C作為母液,加入各助劑配置成相當的成品,各緩凝劑砂漿實驗如表3-1-3,由表可以看出緩凝劑H1效果略好,但各組差異不是很明顯。

表3-1-3 緩凝劑砂漿實驗

3.2 含泥石粉量不同對混凝土性能的影響

選取效果最好的S08C,與緩凝劑及其它助劑配置成樣品,進行混凝土實驗,實驗用配比(含泥石粉取代砂)如表3-2-4,性能情況如表3-2-5。

表3-2-4 C30混凝土實驗配合比(Kg/m3)

表3-2-5 混凝土性能情況

從表3-2-5可以看出,同等級混凝土在相同水灰比的條件下,含泥石粉的提高,需通過增加減水劑的摻量來改善混凝土流動性,且添加幅度較大,但比普通混凝土的保水性好,粘聚性強,泌水少。從1h坍落度來看,隨著含泥石粉用量的提高,坍落度的保留值越來越小。這主要在于相比與河砂,石粉含有的0.16mm以下的顆粒,使混凝土的總比表面積增加,混凝土中的包裹用水量增大從而需要更高的外加劑摻量來滿足流動性要求。而抗壓強度方面則有所提高,這主要由于含泥石粉中的粒徑小于0.16mm的顆粒在拌合期間起到了水泥漿的作用[2]。而石粉的尖銳棱角也使得集料與漿體的咬合力得到增強,有利于漿-集料界面的改善。

3 抗泥粉型外加劑改進(增加保坍劑S10D)

按表3-3-7配置外加劑,并進行混凝土實驗。

表3-3-6 抗泥粉型外加劑配比

表3-3-7 C30混凝土實驗配合比(Kg/m3)

按表3-3-6的配比配置外加劑,進行C30配合比實驗,混凝土性能如表3-3-8。

表3-3-8 混凝土性能情況

從表3-3-8可以看出,同等級混凝土在相同水灰比的條件下,含泥石粉量的提高,需通過增加減水劑的摻量來改善混凝土流動性。外加劑配方2大量使用保坍劑S10D摻量提升的幅度要小些,同時坍落度損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,同時也對外加劑更大的吸附。

4 結論

(1)同等級混凝土在相同水灰比的條件下,含泥石粉的提高,需通過增加減水劑的摻量來改善混凝土流動性,且添加幅度較大,但比普通混凝土的保水性好,粘聚性強,泌水少。從1h坍落度來看,隨著含泥石粉用量的提高,坍落度的保留值越來越小。

(2)對抗泥外加劑進行改進,大幅增加外加劑中的保坍組份,提高含固量,但不改變減水率,可以降低因含泥石粉提高而引起的外加劑摻量提升的幅度,并控制坍落度損失。

(3)抗泥型外加劑主要考慮降低泥粉對外加劑的吸附,通過變相的提高抗泥外加劑的含固量,填充進保坍劑、阻泥劑或其他物質,降低混凝土生產的摻量波動,同時保障經時損失。

[1]張麗超.骨料中含泥量對聚羧酸系外加劑工作性能影響的研究[J].長春工程學院學報(自然科學版),2013,14(3):4-7．

[2]卓學軍.淺析混凝土外加劑在建筑工程中應用[J].黑龍江交通科技,2013,33(4):141-141．