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） | |||
|
3d |
28d |
3d |
28d |
初凝 |
终凝 | ||
|
2.4 |
26.8 |
5.4 |
86 |
23.5 |
51.2 |
145 |
215 |
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 | |
|
7d |
28d | |||
|
12.6 |
103 |
75 |
83 |
3.8 |
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
(㎜) |
|
2690 |
1580 |
3.4 |
8.1 |
5-25 |
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 |
|
2550 |
1550 |
36 |
2.6 |
Ⅱ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
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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 |
7d |
28d | ||||
|
1.24 |
1.3 |
20.4 |
2.6 |
10 |
12 |
142 |
130 |
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 |
|
180 |
320 |
60 |
700 |
1100 |
5.2 |
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） | |
|
0h |
1h | ||
|
S1 |
1% |
200 |
190 |
|
S2 |
2% |
180 |
150 |
|
S3 |
3% |
170 |
100 |
|
S4 |
4% |
140 |
85 |
|
S5 |
5% |
120 |
70 |
|
S13 |
13% |
30 |
0 |
|
S0 |
0.5 |
190 |
180 |
2、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 | ||
|
S1 |
1% |
3.3 |
3.5 |
32.3 |
45.6 |
|
S2 |
2% |
3.0 |
3.1 |
27.8 |
39.2 |
|
S3 |
3% |
2.6 |
2.8 |
26.6 |
34.5 |
|
S4 |
4% |
2.6 |
2.7 |
23.5 |
28.9 |
|
S5 |
5% |
1.8 |
2.2 |
23.1 |
29.9 |
|
S13 |
13% |
2.0 |
2.2 |
17.9 |
22.5 |
|
S0 |
0.5 |
3.5 |
3.6 |
31.8 |
46.2 |
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 | ||
|
S1 |
1% |
0 |
0.5 |
|
S2 |
2% |
0 |
1.0 |
|
S3 |
3% |
0.5 |
2.0 |
|
S4 |
4% |
1.5 |
4.0 |
|
S5 |
5% |
3.0 |
5.0 |
|
S13 |
13% |
6 |
12 |
|
S0 |
0.5 |
0 |
0 |
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。
