砂石含泥量对混凝土性能的影响

砂石含泥量对混凝土性能的影响

申隐杰

南宁腾宁商品混凝土有限公司

摘要：砂石的质量对混凝土的性能具有十分重要的影响。本文分别综述了石灰石粉和泥粉的矿物组成、含量对减水剂和混凝土性能的影响以及混凝土抗泥方法的研究进展。最后，对混凝土中石灰石粉和泥粉未来的研究方向进行了展望。

关键词：混凝土；石灰石粉；泥粉

1.石灰石粉对混凝土性能的影响

1.1石灰石粉与减水剂相互作用的研究

减水剂能吸附在固-液相界面形成吸附层，是高性能混凝土生产中最重要的外加剂。由于机制砂的广泛使用，国内外学者对高效减水剂在CaCO3颗粒表面的吸附也日趋重视。研究发现，石灰石粉的引入会增大减水剂的使用量，并且这种影响对木质素磺酸盐、萘系和聚羧酸系都存在。聚羧酸减水剂在改善机制砂混凝土的坍落度上比萘系减水剂更有优势，但就抗压强度而言，萘系减水剂和聚羧酸减水剂配制的机制砂混凝土相差不大。石灰石粉颗粒在水溶液中通过电离、离子吸附、晶格取代等作用使其表面带电，从而产生吸附点。Plank等发现聚羧酸减水剂在CaCO3颗粒表面的吸附基本满足Langmuri等温吸附方程。马保国等，发现在掺聚羧酸系减水剂的体系中，石灰石粉的吸附能力大于水泥;木质素磺酸钠在CaCO3表面的吸附也满足Langmuri等温吸附方程，且等温吸附线呈L型;CaCO3粒径在25～80μm之间、吸附时间为5～60min时，吸附量和吸附率随CaCO3粒径增大而减小，随吸附时间的延长而增大；木质素磺酸钠浓度在0.1～0.4g/L之间时，吸附量随木质素磺酸钠浓度的增大而增大，吸附率随木质素磺酸钠浓度的增大而减小，饱和吸附量为2.156mg/g。因此，石灰石粉导致减水剂用量增大的主要原因是因为石灰石粉表面能够吸附减水剂分子，但是石灰石粉颗粒本身不会随着水化反应的进行体积发生变化，也不会破坏减水剂分子，所以，分析聚羧酸系减水剂易导致机制砂混凝土发生泌水离析的原因，研究不同的减水剂对石灰石粉和水泥的吸附差异，选择更易吸附水泥的减水剂和通过研究减水剂分子的不同，开发出更加高效的减水剂是满足未来混凝土生产的重要研究方向。

1.2石灰石粉对混凝土性能的影响

石灰石粉对混凝土的坍落度，各个龄期的抗压强度、和易性以及保水性等具有重要的影响。马保国等发现随着石灰石粉含量(0、0.5%、1%、2%、4%、8%)的增加，掺聚羧酸减水剂的净浆流动度变化不大；含量小于4%时，试块7d、28d抗压强度基本不变，甚至增大;超过4%以后，抗压强度有所下降。袁杰等发现机制砂混凝土工作性和强度随石灰石粉含量增加呈先增后减趋势，当机制砂取代率为C30(泵送)取50%，C30(非泵送)取60%，石灰石粉含量不大于11%时，C30(非泵送)和C30(泵送)的工作性和混凝土强度最优。大量研究表明，混凝土的渗透性与其耐久性之间有着密切的联系，通常认为渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标。石灰石粉对于混泥土的抗冻性能以及抗氯离子渗透等性能具有积极的影响。石灰石粉可稍微提高混凝土的含气量，从而提高了混凝土的抗冻性。王志军等发现在混凝土拌合物中以50%的石灰石粉取代50%的集料能较大的提高混凝土的抗渗性能以及抗冻性能。但是，随着石灰石粉含量的增加，机制砂高强混凝土工作性及耐久性能劣化。

石灰石粉和粉煤灰复掺代替水泥在一定程度上会降低混凝土的强度，但仍然可以达到较高的强度标准，可以满足一般的工程需求并大幅度降低成本。石灰石粉由于具有填充效应、活性效应、晶核效应的共同作用，加快了水化进程，有利于早强；而粉煤灰有利于后期强度的发展，表现出石灰石粉早期增强和粉煤灰后期活性的互补效应，可以根据具体需要适当调整水泥-粉煤灰混凝土的配比来满足不同需求。谢慧东等发现石灰石粉40%等量取代粉煤灰，混凝土的28d抗压强度达到最大值，说明粉煤灰和石灰石粉存在某一最佳复掺比例。石粉和粉煤灰复掺时，石粉含量的增加会增大混凝土的收缩率，导致混凝土的抗裂性能变差。由于高强度纤维本身具有很高的抗拉强度，不易被磨损断裂，在混凝土中可以乱向分布、相互牵连搭接，裂缝产生时，纤维可以跨越裂缝起到传递荷载的作用，同时会减缓裂缝尖端的应力集中，使应力分布趋于均匀，有效地控制裂缝的扩展，从而增强了混凝土的抗裂性和耐磨性。掺用0.2‰的碳纤维改性混凝土后的耐磨性高于空白混凝土和单掺10%石粉的混凝土。综上所述，笔者认为，石灰石粉影响减水剂性能主要是因为石灰石粉和水泥存在吸附竞争。所以，石灰石粉与不同系列、不同结构减水剂作用的差异性以及减小石灰石粉影响减水剂性能的方法有待继续探讨。石粉虽然具有较好的改善混凝土性能的能力，但是单靠一种外掺物质很难获得较好的整体性能，需要结合各种外加物质的特点，取长补短，相互结合才能做到资源的最优配置和最大利用，产生最大的经济效益。因此，针对各种外惨物质的性能特点，可以采用石灰石粉和粉煤灰、矿渣、钢渣、煤矸石等矿物掺合料和聚丙烯纤维、碳纤维等高强度纤维复掺使用，以期能够提高混凝土的整体性能。石灰石粉与粉煤灰复掺使用时，由于石灰石粉的活性效应有限且粉煤灰用量减少，会减少水化产物的生成量，因此可能会稍微降低混凝土的抗渗性能和抗碳化性能。另外，由于集料以及混凝土使用区域的水体化学成分、地理气候环境以及地质条件不同，在某一区域研究的最佳掺量并不一定适合另一区域。所以，石灰石粉对混凝土性能的影响具有区域性。在以后的研究中应该针对具体的工作环境和施工要求进行具体的研究，提高理论研究对生产的指导能力。同时，对双掺石粉、粉煤灰的轻骨料混凝土的抗冻性、盐蚀现象有必要继续进行深入研究。

2.含泥量对混凝土性能的影响

2.1含泥量对混凝土力学性能的影响

含泥量对混凝土的工作性产生较大的影响，对与强度来说影响的效果也比较大。从试验结果中看出，随泥掺量的增加，混凝土抗压弹性模量变化很小，基本无变化，而弯拉弹性模量随着含泥量的增加明显下降。刘国栋等人[10]研究认为:当砂子中含泥量＜2%的情况下，基本对混凝土无影响。当＞2%时含泥量对混凝土的强度的影响比较明显。当砂子的泥含量提高2%时混凝土的强度就降低5%左右。仇影[8]研究认为:当混凝土骨料含泥量＜2%时，混凝土的抗压强度随含泥量的增加而增加，当混凝土中的含泥量＞2%时候，混凝土的抗压强度强度连续降低，在相同水灰比条件下，掺聚羧酸外加剂的混凝土的抗压强度要高于同条件下掺加萘系减水剂的混凝土的抗压强度。

2.2含泥量对混凝土耐久性能的影响

混凝土的耐久性是混凝土的一个重要的指标，直接影响了建筑物的寿命。因此越来越受到人们的重视。混凝土中的含泥量也严重影响着混凝土的耐久性。把粗骨料中泥分为石粉与黏土两种成分来分别研究两者对混凝土耐久性的影响。发现骨料中的黏土的含量越多，混凝土的氯离子扩散系数越高，抗渗性能越差，收缩值越大。石粉含量越高，混凝土的氯离子扩散系数越低，抗渗性能越好，收缩值越大。黏土含量越多，C60混凝土受到的影响大于C30混凝土。石粉含量越高，C30混凝土受到的影响大于C60混凝土。当混凝土中细骨料粘土含量为5%的C30混凝土45d收缩值比增加大约20%；C60混凝增大了大约10%，碎石中石粉含量为2%时混凝土45d的收缩值比大约增加了10%。

结语

混凝土骨料中含有较少的泥的情况下，对混凝土性能的影响较小，还可能提高混凝土的黏聚性、保水性、强度等，但是混凝土中的泥含量过高，将会给混凝土带来严重的危害。现在工程上常用清洗砂石，增加减水剂含量的方法来减少危害。对泥高容忍度的聚羧酸减水与一些添加剂已经研究出来，但是在工程实际用的比较少，需要在实验室的基础上，加大在工程实际上的应用，来解决高含泥量对混凝土性能危害的问题。

参考文献

[1]付士峰,张广田.不同掺量粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响[J].石家庄铁道大学学报(自然版).2016,01.

[2]马保国,严敏,谭洪波,杨虎.含泥量对减水剂性能的影响规律[J].济南大学学报(自然科学版),2012,04:331－336.