砂中含泥量對C30 自密實混凝土拌合性能、力學性能及耐久性能影響研究

潘偉宏

（廣東裕恒工程檢測技術有限責任公司）

0 緒言

我國經濟快速發展，伴隨經濟的騰飛，我國各類建筑不斷拔地而起。而混凝土作為傳統的建筑材料，在各類工業建筑和民用建筑中得到了廣泛應用。由于混凝土可塑性強，價格相對鋼結構、木結構更便宜，只要有合適的模板，混凝土可以澆筑成任意的形狀。但由于混凝土的大量使用，原材料日益枯竭，同時為了保護河床和堤壩，天然河砂基本上已經被政府禁止開采。在這種情況下，含泥量更高的海沙或者山砂走入歷史舞臺，沿海地區已大量采用水洗海沙。而砂中的含泥量作為混凝土的一種不利組分，在配制混凝土時，應當考慮其對混凝土拌合性能、力學性能及耐久性能的影響。隨著勞動力成本的不斷增加，自密實混凝土免振搗的特點使得其將得到更加廣泛的應用。本文通過試配C30 自密實混凝土，對比砂中含泥量不同時，混凝土各性能的差異，研究砂中含泥量對自密實混凝土拌合性能、力學性能及耐久性能的影響。

1 原材料選取

水泥：選用惠州塔牌水泥公司生產的P.II 42.5 水泥，其主要性能指標均符合標準GB 175－2007[1]的技術要求，如表1 所示。

粉煤灰：選用運宏公司F 類II 級灰，其主要性能指標均符合標準GB/T 1596－2017[2]的技術要求，如表2所示。

表1 P.II42.5 水泥各項性能指標情況

表2 粉煤灰主要性能指標

碎石：選用5mm～20mm 連續級配碎石，其主要性能指標均符合標準JGJ 52－2006[3]的技術要求，如表3 所示。

砂：選用西江中砂，其主要性能指標均符合標準JGJ 52－2006[3]的技術要求，如表4 所示。

外加劑：采用西卡緩凝型高性能減水劑，其各項性能指標均滿足GB 8076－2008[4]的要求，如表5 所示。

表3 碎石主要性能指標

表4 砂的主要性能指標

表5 西卡緩凝型高性能減水劑主要性能指標

2 自密實混凝土原理與特點

自密實混凝土（英文簡稱SCC），是一種具有高流動性和適當粘度的混凝土，它不發生離析，僅在重力下自行密實，能夠通過鋼筋，填滿模板內的所有空隙，屬于一種高性能混凝土。最主要的特點是混凝土拌合物具有良好的工作性能，僅依靠自重，免振搗便能均勻密實填充，即使在密集配筋和復雜形狀的條件下，為施工操作帶來極大方便。

自密實混凝土對水泥有更高要求，通常自密實混凝土比普通混凝土水泥用量多，且水泥等級更高，優先選用硅酸鹽水泥，或普通硅酸鹽水泥。一般通過摻入礦物摻合料，減少水泥用量，降低水化熱。目前常用的摻合料主要有粉煤灰、礦渣粉和硅灰三種。

但是，自密實混凝土的原材料成本顯著高于普通混凝土，水泥用量更高，這樣導致其暫時得不到廣泛應用。但是，自密實混凝土可以極大節約人力成本，無需振搗，自密實混凝土適用于大多數混凝土結構和不同的施工條件，具有十分廣闊的應用前景[5]。

3 試驗與研究

3.1 混凝土配合比選取

根據普通配合比設計規范JGJ55－2011[6]和自密實混凝土應用技術規程CECS 203：2006[7]，C30 設計強度取38.2MPa，并通過試配修正，分別得出了水泥、粉煤灰、砂石、水、外加劑用量，具體用量如表6 所示。按混凝土設計的配合比進行摻入黏土粉末，通過混凝土試配，來研究砂中含泥量對自密實混凝土拌合性能、力學性能（抗壓強度和抗折強度）及耐久性（抗滲性能）的影響。

3.2 砂中含泥量對C30 自密實混凝土拌合性能的影響

自密實混凝土的拌合性能十分重要，它決定了使用過程中的工作性能。試配的結果如表7 所示，可以看出，含泥量對自密實混凝土的拌合性能有一定的不利影響，但影響不大。這是因為自密實混凝土膠凝材料用量大，拌合物漿體已經十分粘稠，泥粉占混凝土拌合物的比例非常之低，已對其漿體狀態產生不了太大的作用。

3.3 砂中含泥量對C30 自密實混凝土力學性能的影響

抗壓強度和抗折強度是混凝土最基本、最重要的參數，因此需對這兩個參數進行測試。按比例摻入黏土后，在混凝土其他原材料比例完全一致的情況下，通過混凝土試配，得出了試配抗壓和抗折強度結果，詳細見表8所示。

通過表8 可以看出，砂中含泥量對C30 混凝土強度有十分不利的影響，伴隨著含泥量的增加，自密實混凝土28d 抗壓強度和抗折強度均不斷降低。這是因為泥土屬于自密實混凝土的不利組分，它的存在會嚴重影響水泥水化產物和砂石骨料間的粘結界面，同時水泥水化過渡區會比較薄弱，也會影響水泥水化產物的密實程度，從而影響混凝土的強度。由于在含泥量達到2.0%時，抗壓強度才剛達到設計值，再進一步增加時，強度下降更加明顯，不符合設計要求。因此，在配制C30 自密實混凝土時，建議砂中含泥量不宜超過2%。

表6 砂中含泥量不同的C30 自密實混凝土配合比

表7 含泥量不同的C30 混凝土拌合性能

表8 含泥量不同的C30 自密實混凝土抗壓強度和抗折強度

3.4 砂中含泥量對C30 自密實混凝土耐久性能的影響

混凝土耐久性是十分重要的性能，主要包括抗滲、抗氯離子滲透、抗碳化等，而抗滲是最常用的耐久性指標。本文通過測試混凝土的滲水高度和抗滲壓力，研究砂中含泥量對自密實混凝土抗滲性能的影響，測試結果如表9 所示。

表9 含泥量不同的C30 自密實混凝土抗滲結果

通過表9 可以看出，砂中含泥量是對C30 自密實混凝土抗滲性能存在不利影響的，隨著含泥量的增加，混凝土抗滲能力不斷變差。這是因為隨著砂中含泥量的增加，水泥水化產物與砂石集料界面也變得更加薄弱，粘結性能變差，導致在有水壓時，水容易在砂石骨料的粘結界面滲入。當砂中含泥量超過2.0%時，自密實混凝土抗滲性能下降明顯。

4 結論

通過混凝土試配試驗，可以得出以下結論：

⑴砂中含泥量對C30 自密實混凝土拌合性能影響不大。

⑵砂中含泥量對C30 自密實混凝土力學性能有不利影響，隨著含泥量增加，混凝土抗壓強度和抗折強度不斷降低，因此建議砂中含泥量不宜超過2.0%。

⑶砂中含泥量對C30 自密實混凝土耐久性能有不利影響，隨著含泥量增加，混凝土抗滲性能不斷變差，應嚴格控制砂中含泥量。