砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)混凝土拌合性能、力學(xué)性能及耐久性能影響研究

潘偉宏

（廣東裕恒工程檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司）

0 緒言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，伴隨經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國(guó)各類建筑不斷拔地而起。而混凝土作為傳統(tǒng)的建筑材料，在各類工業(yè)建筑和民用建筑中得到了廣泛應(yīng)用。由于混凝土可塑性強(qiáng)，價(jià)格相對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)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(shí)為了保護(hù)河床和堤壩，天然河砂基本上已經(jīng)被政府禁止開(kāi)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(tái)，沿海地區(qū)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?xí)r，應(yīng)當(dāng)考慮其對(duì)混凝土拌合性能、力學(xué)性能及耐久性能的影響。隨著勞動(dòng)力成本的不斷增加，自密實(shí)混凝土免振搗的特點(diǎn)使得其將得到更加廣泛的應(yīng)用。本文通過(guò)試配C30 自密實(shí)混凝土，對(duì)比砂中含泥量不同時(shí)，混凝土各性能的差異，研究砂中含泥量對(duì)自密實(shí)混凝土拌合性能、力學(xué)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(chǎn)的P.II 42.5 水泥，其主要性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)GB 175－2007[1]的技術(shù)要求，如表1 所示。

粉煤灰：選用運(yùn)宏公司F 類II 級(jí)灰，其主要性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596－2017[2]的技術(shù)要求，如表2所示。

表1 P.II42.5 水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)情況

表2 粉煤灰主要性能指標(biāo)

碎石：選用5mm～20mm 連續(xù)級(jí)配碎石，其主要性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)JGJ 52－2006[3]的技術(shù)要求，如表3 所示。

砂：選用西江中砂，其主要性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)JGJ 52－2006[3]的技術(shù)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(xiàng)性能指標(biāo)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(biāo)

表4 砂的主要性能指標(biāo)

表5 西卡緩凝型高性能減水劑主要性能指標(biāo)

2 自密實(shí)混凝土原理與特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土（英文簡(jiǎn)稱SCC），是一種具有高流動(dòng)性和適當(dāng)粘度的混凝土，它不發(fā)生離析，僅在重力下自行密實(shí)，能夠通過(guò)鋼筋，填滿模板內(nèi)的所有空隙，屬于一種高性能混凝土。最主要的特點(diǎn)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(shí)填充，即使在密集配筋和復(fù)雜形狀的條件下，為施工操作帶來(lái)極大方便。

自密實(shí)混凝土對(duì)水泥有更高要求，通常自密實(shí)混凝土比普通混凝土水泥用量多，且水泥等級(jí)更高，優(yōu)先選用硅酸鹽水泥，或普通硅酸鹽水泥。一般通過(guò)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(shí)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(dǎo)致其暫時(shí)得不到廣泛應(yīng)用。但是，自密實(shí)混凝土可以極大節(jié)約人力成本，無(wú)需振搗，自密實(shí)混凝土適用于大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)和不同的施工條件，具有十分廣闊的應(yīng)用前景[5]。

3 試驗(yàn)與研究

3.1 混凝土配合比選取

根據(jù)普通配合比設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ55－2011[6]和自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程CECS 203：2006[7]，C30 設(shè)計(jì)強(qiáng)度取38.2MPa，并通過(guò)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(shè)計(jì)的配合比進(jìn)行摻入黏土粉末，通過(guò)混凝土試配，來(lái)研究砂中含泥量對(duì)自密實(shí)混凝土拌合性能、力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度）及耐久性（抗?jié)B性能）的影響。

3.2 砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)混凝土拌合性能的影響

自密實(shí)混凝土的拌合性能十分重要，它決定了使用過(guò)程中的工作性能。試配的結(jié)果如表7 所示，可以看出，含泥量對(duì)自密實(shí)混凝土的拌合性能有一定的不利影響，但影響不大。這是因?yàn)樽悦軐?shí)混凝土膠凝材料用量大，拌合物漿體已經(jīng)十分粘稠，泥粉占混凝土拌合物的比例非常之低，已對(duì)其漿體狀態(tài)產(chǎn)生不了太大的作用。

3.3 砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)混凝土力學(xué)性能的影響

抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度是混凝土最基本、最重要的參數(shù)，因此需對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)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(guò)混凝土試配，得出了試配抗壓和抗折強(qiáng)度結(jié)果，詳細(xì)見(jiàn)表8所示。

通過(guò)表8 可以看出，砂中含泥量對(duì)C30 混凝土強(qiáng)度有十分不利的影響，伴隨著含泥量的增加，自密實(shí)混凝土28d 抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均不斷降低。這是因?yàn)槟嗤翆儆谧悦軐?shí)混凝土的不利組分，它的存在會(huì)嚴(yán)重影響水泥水化產(chǎn)物和砂石骨料間的粘結(jié)界面，同時(shí)水泥水化過(guò)渡區(qū)會(huì)比較薄弱，也會(huì)影響水泥水化產(chǎn)物的密實(shí)程度，從而影響混凝土的強(qiáng)度。由于在含泥量達(dá)到2.0%時(shí)，抗壓強(qiáng)度才剛達(dá)到設(shè)計(jì)值，再進(jìn)一步增加時(shí)，強(qiáng)度下降更加明顯，不符合設(shè)計(jì)要求。因此，在配制C30 自密實(shí)混凝土?xí)r，建議砂中含泥量不宜超過(guò)2%。

表6 砂中含泥量不同的C30 自密實(shí)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(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度

3.4 砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)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?jié)B、抗氯離子滲透、抗碳化等，而抗?jié)B是最常用的耐久性指標(biāo)。本文通過(guò)測(cè)試混凝土的滲水高度和抗?jié)B壓力，研究砂中含泥量對(duì)自密實(shí)混凝土抗?jié)B性能的影響，測(cè)試結(jié)果如表9 所示。

表9 含泥量不同的C30 自密實(shí)混凝土抗?jié)B結(jié)果

通過(guò)表9 可以看出，砂中含泥量是對(duì)C30 自密實(shí)混凝土抗?jié)B性能存在不利影響的，隨著含泥量的增加，混凝土抗?jié)B能力不斷變差。這是因?yàn)殡S著砂中含泥量的增加，水泥水化產(chǎn)物與砂石集料界面也變得更加薄弱，粘結(jié)性能變差，導(dǎo)致在有水壓時(shí)，水容易在砂石骨料的粘結(jié)界面滲入。當(dāng)砂中含泥量超過(guò)2.0%時(shí)，自密實(shí)混凝土抗?jié)B性能下降明顯。

4 結(jié)論

通過(guò)混凝土試配試驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

⑴砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)混凝土拌合性能影響不大。

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

⑶砂中含泥量對(duì)C30 自密實(shí)混凝土耐久性能有不利影響，隨著含泥量增加，混凝土抗?jié)B性能不斷變差，應(yīng)嚴(yán)格控制砂中含泥量。