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浅析砂含泥量对混凝土性能的影响

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-12-04  浏览次数:202

  砂是现代建筑施工中不可缺少的材料之一,亦是混凝土中重要的材料组成,随着日益加大的基础设施建设的投资,砂的用量日益增多。在建筑施工中砂浆、混凝土的性能受到砂含泥量等质量指标的影响,在国家、行业标准中均限制其含泥量、泥块含量指标,但目前关于砂的含泥量在混凝土中的影响,尚无系统的试验和足够的数据证明。因此,本文通过不同含泥量的砂配制混凝土进行试验研究,总结其对混凝土性能的影响规律,为在当地配制合理等级的混凝土提供试验数据和理论依据。
  1 原材料与试验方法
  1.1原材料
  1.1.1水泥:选用中联P.O42.5级采用宿迁巨龙水泥厂PO42.5级,其物理力学性能如表1-1
  表1-1水泥的物理与力学性能细度(%)标准稠度用水量(%)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)凝结时间(min)3d28d3d28d初凝终凝2.426.85.48623.551.2145215
  1.1.2粉煤灰
  采用淮安华能电厂Ⅱ级灰,其性能如表1-2表1-2粉煤灰性能细度(%)需水量比(%)活性指数(%)烧失量7d28d12.610375833.8
  1.1.3粗集料
  碎石玄武岩,产地盱眙,其性能指标如表1-3表1-3表观密度(㎏/㎡)堆积密度(㎏/M3)针片状含量(%)压碎值(%)级配(㎜)269015803.48.15-25
  1.1.4细集料
  选用宿迁骆马湖中砂,细度模数2.6,性能指标见表1-4表1-4砂性能指标表观密度(㎏/㎡)堆积密度(㎏/M3)空隙率(%)细度模数(%)颗粒级配25501550362.6Ⅱ区
  1.1.5外加剂
  采用江苏博特新材料有限公司生产JM-Ⅷ高效减水剂,其性能指标见表1-5表1-5 JM-Ⅷ性能指标密度g/m掺量%减水率%含气量%凝结时间(h)抗压强度比(%)初凝终凝7d28d1.241.320.42.61012142130
  1.1.6 材料检测依据
  水泥检测按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》、GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》及GB176-1996《水泥化学分析方法》进行测试水泥性能。按GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》测试粉煤灰性能,按GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》测试矿渣微粉性能。按GB14684-2001《建筑用砂》和GB14685-2001《建筑用卵石、碎石》测试粗细集料性能。参照GB8076-1997《混凝土外加剂》和JC476-1998《混凝土膨胀剂》测试外加剂性能。
  1.2 试验方法
  1.2.1砂含泥量是根据试验的不同要求,将粘土和砂按比例混合搅拌均匀,再进行混凝土试验。砂含泥量为0%是将同批砂用水冲洗干净,再进行测定,将不超过0.5%含量的砂均视为含泥量0%。
  1.2.2配合比计算及试验是参照JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》,试验采取相同配合比,除砂的含泥量不同外,其它材料均一样。试验配合比见表1-6表1-6试验配合比 (kg/m3)水水泥粉煤灰砂碎石外加剂1803206070011005.2  1.2.3混凝土性能测试参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T80-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》等。
  2、试验结果及分析
  2、1砂含泥量对混凝土工作性能的影响:
  随着含泥量的增加,混凝土的初始坍落度愈来愈低,当含泥量达到13%时,在相同材料的情况,混凝土拌合物初始坍落度为0;这说明,随着含泥量的升高,泥含量对外加剂及水的吸附越来越大,使得混凝土的用水量要加大才能保证要求的流动性。随含泥量的增高,混凝土的保坍性能也越来越差。在试验中发现,用含泥量为3%以上砂的混凝土,为了保证初始坍落度能达到180㎜,需增加用水量调整,其1h坍落度损失远超过含泥量为1%的混凝土。
  表2-1不同含泥量的砂拌制出的混凝土的工作性能编号砂含泥量坍落度(mm)0h1hS11%200190S22%180150S33%170100S44%14085S55%12070S1313%300S00.51901802、2砂含泥量对混凝土强度的影响表2-2不同含泥量的砂拌制出的混凝土的强度 (Mpa)编号砂含泥量抗折强度抗压强度7天28天7天28天S11%3.33.532.345.6S22%3.03.127.839.2S33%2.62.826.634.5S44%2.62.723.528.9S55%1.82.223.129.9S1313%2.02.217.922.5S00.53.53.631.846.2 表2-2中给出砂含泥量对混凝土力学性能的影响数据,从其中可以看出随着含泥量的增加,混凝土的7d、28d混凝土的抗压、抗折强度明显降低。这是由于砂表面的粘土泥的包裹,阻碍了集料与水泥基的粘结,形成强度的薄弱区,降低了水泥基与砂粘结力,同时粘土杂质会对水泥的水化产生影响,增加了腐蚀破坏作用,从而降低了混凝土的强度。这从混凝土破型试验的试块破裂面可以看出,砂石没有破损,破坏的是水泥基和集料的粘结界面。若在混凝土中出现较大的泥团,其受力破坏点就在泥团处。试验表明,含泥量高的砂拌制混凝土在相同的工作性能情况下要增加用水量。为了保证混凝土强度达到设计要求,就需要增加水泥用量,这无形中就加大了混凝土的生产成本。
  2、3砂含泥量对混凝土碳化深度的影响
  表2-3给出了砂含泥量对混凝土碳化性能影响的试验结果,可以看出,随着砂含量的增加,混凝土的碳化深度明显增大,抗碳化能力逐渐变差。表2-3不同含泥量的砂拌制出的混凝土各龄期的碳化深度编号砂含泥量碳化深度(㎜)7天28天S11%00.5S22%01.0S33%0.52.0S44%1.54.0S55%3.05.0S1313%612S00.500
  3、小结
  (1)随着砂含泥量的增加,混凝土的坍落度减小,且经时损失明显。
  (2)砂含泥量对混凝土强度的影响很大。随砂含泥量的增加,混凝土强度降低,工作性能变差。在相同的含泥量、混凝土强度和工作性的要求下要增加水泥用量和用水量(或增加外加剂掺量),增大了混凝土的成本。
  (3)砂含泥量大的混凝土,其早期碳化较为严重,对混凝土的耐久性产生很大的影响。
  (4)将砂中的总含泥量控制在1%以内,其混凝土各项性能均为稳定。  砂是现代建筑施工中不可缺少的材料之一,亦是混凝土中重要的材料组成,随着日益加大的基础设施建设的投资,砂的用量日益增多。在建筑施工中砂浆、混凝土的性能受到砂含泥量等质量指标的影响,在国家、行业标准中均限制其含泥量、泥块含量指标,但目前关于砂的含泥量在混凝土中的影响,尚无系统的试验和足够的数据证明。因此,本文通过不同含泥量的砂配制混凝土进行试验研究,总结其对混凝土性能的影响规律,为在当地配制合理等级的混凝土提供试验数据和理论依据。
  1 原材料与试验方法
  1.1原材料
  1.1.1水泥:选用中联P.O42.5级采用宿迁巨龙水泥厂PO42.5级,其物理力学性能如表1-1
  表1-1水泥的物理与力学性能细度(%)标准稠度用水量(%)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)凝结时间(min)3d28d3d28d初凝终凝2.426.85.48623.551.2145215
  1.1.2粉煤灰
  采用淮安华能电厂Ⅱ级灰,其性能如表1-2表1-2粉煤灰性能细度(%)需水量比(%)活性指数(%)烧失量7d28d12.610375833.8
  1.1.3粗集料
  碎石玄武岩,产地盱眙,其性能指标如表1-3表1-3表观密度(㎏/㎡)堆积密度(㎏/M3)针片状含量(%)压碎值(%)级配(㎜)269015803.48.15-25
  1.1.4细集料
  选用宿迁骆马湖中砂,细度模数2.6,性能指标见表1-4表1-4砂性能指标表观密度(㎏/㎡)堆积密度(㎏/M3)空隙率(%)细度模数(%)颗粒级配25501550362.6Ⅱ区
  1.1.5外加剂
  采用江苏博特新材料有限公司生产JM-Ⅷ高效减水剂,其性能指标见表1-5表1-5 JM-Ⅷ性能指标密度g/m掺量%减水率%含气量%凝结时间(h)抗压强度比(%)初凝终凝7d28d1.241.320.42.61012142130
  1.1.6 材料检测依据
  水泥检测按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》、GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》及GB176-1996《水泥化学分析方法》进行测试水泥性能。按GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》测试粉煤灰性能,按GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》测试矿渣微粉性能。按GB14684-2001《建筑用砂》和GB14685-2001《建筑用卵石、碎石》测试粗细集料性能。参照GB8076-1997《混凝土外加剂》和JC476-1998《混凝土膨胀剂》测试外加剂性能。
  1.2 试验方法
  1.2.1砂含泥量是根据试验的不同要求,将粘土和砂按比例混合搅拌均匀,再进行混凝土试验。砂含泥量为0%是将同批砂用水冲洗干净,再进行测定,将不超过0.5%含量的砂均视为含泥量0%。
  1.2.2配合比计算及试验是参照JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》,试验采取相同配合比,除砂的含泥量不同外,其它材料均一样。试验配合比见表1-6表1-6试验配合比 (kg/m3)水水泥粉煤灰砂碎石外加剂1803206070011005.2  1.2.3混凝土性能测试参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T80-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》等。
  2、试验结果及分析
  2、1砂含泥量对混凝土工作性能的影响:
  随着含泥量的增加,混凝土的初始坍落度愈来愈低,当含泥量达到13%时,在相同材料的情况,混凝土拌合物初始坍落度为0;这说明,随着含泥量的升高,泥含量对外加剂及水的吸附越来越大,使得混凝土的用水量要加大才能保证要求的流动性。随含泥量的增高,混凝土的保坍性能也越来越差。在试验中发现,用含泥量为3%以上砂的混凝土,为了保证初始坍落度能达到180㎜,需增加用水量调整,其1h坍落度损失远超过含泥量为1%的混凝土。
  表2-1不同含泥量的砂拌制出的混凝土的工作性能编号砂含泥量坍落度(mm)0h1hS11%200190S22%180150S33%170100S44%14085S55%12070S1313%300S00.51901802、2砂含泥量对混凝土强度的影响表2-2不同含泥量的砂拌制出的混凝土的强度 (Mpa)编号砂含泥量抗折强度抗压强度7天28天7天28天S11%3.33.532.345.6S22%3.03.127.839.2S33%2.62.826.634.5S44%2.62.723.528.9S55%1.82.223.129.9S1313%2.02.217.922.5S00.53.53.631.846.2 表2-2中给出砂含泥量对混凝土力学性能的影响数据,从其中可以看出随着含泥量的增加,混凝土的7d、28d混凝土的抗压、抗折强度明显降低。这是由于砂表面的粘土泥的包裹,阻碍了集料与水泥基的粘结,形成强度的薄弱区,降低了水泥基与砂粘结力,同时粘土杂质会对水泥的水化产生影响,增加了腐蚀破坏作用,从而降低了混凝土的强度。这从混凝土破型试验的试块破裂面可以看出,砂石没有破损,破坏的是水泥基和集料的粘结界面。若在混凝土中出现较大的泥团,其受力破坏点就在泥团处。试验表明,含泥量高的砂拌制混凝土在相同的工作性能情况下要增加用水量。为了保证混凝土强度达到设计要求,就需要增加水泥用量,这无形中就加大了混凝土的生产成本。
  2、3砂含泥量对混凝土碳化深度的影响
  表2-3给出了砂含泥量对混凝土碳化性能影响的试验结果,可以看出,随着砂含量的增加,混凝土的碳化深度明显增大,抗碳化能力逐渐变差。表2-3不同含泥量的砂拌制出的混凝土各龄期的碳化深度编号砂含泥量碳化深度(㎜)7天28天S11%00.5S22%01.0S33%0.52.0S44%1.54.0S55%3.05.0S1313%612S00.500
  3、小结
  (1)随着砂含泥量的增加,混凝土的坍落度减小,且经时损失明显。
  (2)砂含泥量对混凝土强度的影响很大。随砂含泥量的增加,混凝土强度降低,工作性能变差。在相同的含泥量、混凝土强度和工作性的要求下要增加水泥用量和用水量(或增加外加剂掺量),增大了混凝土的成本。
  (3)砂含泥量大的混凝土,其早期碳化较为严重,对混凝土的耐久性产生很大的影响。
  (4)将砂中的总含泥量控制在1%以内,其混凝土各项性能均为稳定。

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