砂石针片状、含泥量对混凝土性能的影响

孙向阳

（舞阳县惠达公路工程有限公司，河南 舞阳 462400）

交流借鉴

砂石针片状、含泥量对混凝土性能的影响

孙向阳

（舞阳县惠达公路工程有限公司，河南 舞阳 462400）

砂石在混凝土中用量占 70%～80%，石子的颗粒形状直接影响石子的孔隙率，同时也影响混凝土拌合物的工作性和硬化后混凝土的力学性能；砂子的含泥量是混凝土原材料中一个重要的控制指标，其含量的多少，对混凝土产生重要的影响。本文通过石子针片状含量对石子孔隙率的影响及砂子泥含量对混凝土性能影响的试验，分析找出相应的参数变化规律，以指导生产，控制混凝土质量。

山砂；河砂；工作性

0 前言

砂石作为混凝土中比例最大的原材料，砂石价格相对水泥较为便宜，在混凝土中不会与水、水泥发生复杂的化学变化，因此，在传统观念上没有引起人们的足够重视，所以导致我国混凝土砂石生产企业技术及工艺水平低下。当前我国砂石质量普遍太差，石子松堆空隙率在 45% 以上（理想粒形和级配的石子松堆空隙率为 38%），针片状颗粒超过 10%（西方国家的限值为 5%），砂子中含泥量最多的达 20%，含石量超过 25%……[1]

在国家、行业标准中均对石子针片状含量及砂子含泥量指标有限制，但目前关于石子针片状及砂的含泥量对混凝土性能影响的认识，仍然不足。因此，本文通过试验数据分析研究，总结其对混凝土性能的影响规律，为在生产中控制混凝土质量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）水泥：郏县中联 P·O42.5，物理力学性能如表 1。

（2）粉煤灰：平顶山姚孟电厂Ⅱ级灰，其性能如表 2。

（3）粗集料：舞钢市矿山碎石，其性能指标如表 3。

（4）细集料：平顶山市叶县辛店镇河砂，细度模数2.8，性能指标见表 4。

（5）外加剂：采用脂肪族复合高效减水剂，密度为1.192g/m2，推荐掺量为 21.5%，减水率为 2.5%，含气量为10%。

在混凝土配合比设计和生产应用中，骨料的含泥量和针片状含量应严格执行 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》的现行标准。

表 1 水泥的物理与力学性能

表 2 粉煤灰性能 %

表 3 舞钢碎石性能指标

表 4 河砂性能指标

2 针片状对石子孔隙率及混凝土的影响

本试验采用舞钢碎石，各项性能指标如表 3，先把碎石的针片状颗粒全部挑出，然后再加入针片状石子，使其含量为 0%、5%、10%、15%、20%、25% 和 30%，该碎石表观密度为 2690㎏/m3，则各针片状含量下石子孔隙率如表 5。

表 5 石子孔隙率

从表 5 中可以看出碎石的孔隙率随着针片状的增加而增加，针片状含量每增加 5%，孔隙率大约相应增加 2%～3%。在混凝土中石子的空隙要靠砂浆来填充，随着空隙的增加混凝土中石子含量降低，石子孔隙率增加 2%～3%，砂浆体积相应也要增加 2%～3%。砂浆的收缩大于混凝土的收缩，砂浆体积收缩增加，会使混凝土抗裂性降低。另外，针片状碎石增加降低了混凝土流动性，同时水泥粘结强度也降低。

3 砂子含泥量对混凝土的影响

砂含泥量对混凝土影响试验是根据不同的试验要求，在生产实际中，根据原材料进货过程中对砂子含泥量进行的试验结果，选取含泥量为 2%、5%、8% 和 10% 进行试验。

配合比计算及试验是参照 JGJ55—2011《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 6。3.1 试验结果

表 6 试验配合比 kg/m3

通过对含泥量为 2%、5%、8% 及 10% 四种河砂进行试验，混凝土的初始坍落度和一个小时坍落度经时损失，对试块进行 7d、28d 强度抗压试验，结果如表 7、图 1。

表 7 砂含泥量不同对 混凝土坍落度与强度

图 1 不同砂含泥量对强度影响曲线图

3.2 试验结果分析

3.2.1 砂含泥量对混凝土工作性能的影响

(2)若CP(a)＞1,则P∗(G)的连通分支个数为k(P∗(G))=s1(P)-s1(Φ(P))+1.

骨料作为混凝土体系中极为重要的组成部分，其中带有一定含泥量是无法避免的。大规模的基础设施建设促使砂石开采量逐年提高，由于用量太大，原料通常供不应求。优质的砂石资源是十分有限的，很多地区迫不得已在一些含泥量很高的河道、山体进行采掘，导致了砂石中的粘土含量往往要超过规定限值很多。

粘土是具有一定粒径范围的层状或层链状硅酸盐的多矿物集合体。粘土作为一种层状硅酸盐矿物，其层间距的可变化性是导致其吸收水分、体积容胀的主要原因。水是混凝土体系中提供润滑和流动作用的最主要载体，粘土作为一种吸水能力强的矿物，对体系中的自由水的吸附是不可忽视的，因为被吸入层间的这部分水是无法参与体系流动的。粘土层间对于体系内自由水的大量吸附导致固相和液相体积的变化也许才是对体系和易性影响的最大因素。

随着含泥量增加，混凝土的初始坍落度明显降低，砂子的含泥量越大，对坍落度的影响越明显，且坍落度降低的速率呈加速降低趋势。当含泥量达到 10% 时，在相同材料的前提下，混凝土拌合物初始坍落度为 0。含泥量越高吸水量越大，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，砂含泥量在 2% 以上时，为了保证初始坍落度能达到180mm，需增加的用水量远超过含泥量为 2% 砂的用水量。

3.2.2 砂含泥量对混凝土强度的影响

表 7 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，各强度等级的混凝土的 7d、28d 混凝土的抗压强度均明显降低，而且呈现不等速降低：含泥量由 2% 增加到 5% 时，混凝土 28d 强度降低8%～12%，即含泥量每降低 1%，抗压强度降低 3% 左右；含泥量由 5% 增加到 8% 时，混凝土 28d 强度降低 15%～18%，即含泥量每降低 1%，抗压强度降低 5% 左右；含泥量由 8%增加到 10% 时，混凝土 28d 强度降低 20%，即含泥量每降低1%，抗压强度降低 10% 左右。

由于砂表面被砂中粘土包裹形成粘土层，阻碍了砂子与胶凝材料的粘结，降低了胶凝材料与砂子的粘结力，从而降低了混凝土的强度。如果要保持混凝土强度不变，水泥用量应随着砂子含泥量的增加而增加，即砂子的含泥量在2%～5% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 3% 左右；含泥量在 5%～8% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 5% 左右；含泥量在 8%～10% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 10% 左右。才能保持强度不发生明显变化，这明显就加大了混凝土的生产成本。

4 小结

（1）随着石子针片状含量的增加，石子的孔隙率增加，针片状每增加 5%，石子孔隙率增加 2%～3%。混凝土砂浆相应增加才能填充增加的孔隙率，砂浆的增加造成混凝土开裂的几率增大。

（2）砂子含泥量对混凝土坍落度有很大的影响。砂子的含泥量越大，对坍落度的影响越明显，且坍落度降低的速率呈加速降低趋势。当含泥量达到 10% 时，在相同材料的情况，混凝土拌合物初始坍落度为 0。

（3）砂含泥量对混凝土强度的影响很大。砂子的含泥量在 2%～5% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 3%左右；含泥量在 5%～8% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 5% 左右；含泥量在 8%～10% 的范围内，含泥量每增加 1%，水泥用量增加 10% 左右。

［通讯地址］舞阳县惠达公路工程有限公司（462400）

孙向阳（1988—），男，现从事混凝土生产质量控制，配合比设计，材料检测。