相同流动度下含泥量对水泥胶砂强度的影响

李亚静，谢丽霞，曹忠露，2，周晓朋，苏忠纯

（1.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津300222；2.河北工业大学土木工程学院，天津300132）

相同流动度下含泥量对水泥胶砂强度的影响

李亚静1，谢丽霞1，曹忠露1，2，周晓朋1，苏忠纯1

（1.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津300222；2.河北工业大学土木工程学院，天津300132）

研究了相同流动度下，不同含泥量对水泥胶砂强度的影响。结果表明，水泥胶砂中含泥量的增加容易引起拌合用水量的增大和水泥胶砂抗折强度的降低。含泥量对水泥胶砂抗折强度的影响大于对抗压强度的影响，水泥胶砂的抗折强度对含泥量的变化更加敏感。

含泥量；水泥胶砂；相同流动度；抗压强度；抗折强度

0　引言

混凝土集料的含泥量被认为是影响混凝土性能的重要因素之一，砂石含泥量不仅影响新拌混凝土的施工和易性，也影响硬化混凝土的力学性能和长期耐久性能。由于泥土颗粒对自由水和减水剂的吸附作用，含泥量的增加使混凝土的坍落度和扩展度逐渐减小，经时损失增大[1-2]。相同的含泥量对低、中强度等级混凝土工作性能的影响远大于对高强度等级混凝土的影响。含泥量的增加使混凝土的强度呈现减小的趋势，相同的含泥量对中、高强度等级混凝土抗压强度的影响更加显著[3]。刘国栋[4]的研究表明，当砂子的含泥量在3%以下时对混凝土强度没有太大的影响，当砂子含泥量在3%以上时，砂子含泥量每增加2%，混凝土强度则降低5%。根据仇影[5]的研究，当含泥量在3%以内时，掺聚羧酸系减水剂的混凝土保坍性能要好于掺萘系减水剂的混凝土；当含泥量小于2%时，混凝土强度随含泥量的增加而增长，但当含泥量继续增加时，强度连续降低，并且在相同水灰比条件下，掺入萘系减水剂的混凝土强度要明显低于掺加聚羧酸系减水剂的混凝土强度。刘斌[3]的试验结果表明，含泥量的增加使混凝土的氯离子扩散系数增加，抗氯离子渗透性能降低，并且高强度等级混凝土碳化深度的增长幅度明显低于低、中强度等级混凝土。除此之外，含泥量的增加能够增大混凝土中毛细孔的孔径和界面过渡区的空隙[6]，进而消弱钢筋与混凝土之间的黏结力[7]，促进混凝土干缩[8-9]。以上论述表明，有关集料含泥量对混凝土性能影响的研究已经取得了一定的成果，也具有一定的借鉴意义，但是上述研究均是在保证混凝土配合比和原材料不变的基础上通过改变泥含量进行的，其配制出的混凝土的工作性能一般无法满足现场施工要求。

由于含泥量对混凝土性能的影响主要通过对其胶凝浆体性能的影响来体现，所以本文在不考虑混凝土中粗骨料影响的情况下，仅从胶凝浆体的角度来考察含泥量的影响。具体思路是，从施工和易性角度出发，以水泥胶砂相同流动度为控制指标，通过改变胶砂的泥含量和调节用水量来配制出满足要求的胶砂，并成型试件，进而考察相同流动度下不同含泥量对水泥胶砂的抗压和抗折强度的影响。

1　试验

1.1原材料

水泥：北京水泥厂金隅牌P.O 42.5低碱水泥，其性能指标如表1所示。砂：ISO标准砂。水：地下水，其性能指标如表2所示。

表1　水泥的性能指标Tab le1 Performanceof cement

表2　水的性能指标Table 2 Performance ofwater

1.2试验方法

按照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》中规定的方法，称取水泥450 g、标准砂1 350 g、水225 mL，作为基准胶砂进行搅拌，按照GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》测其流动度，同时成型40mm×40mm× 160mm试件2组，分别测定3 d、28 d的抗折和抗压强度。

在基准胶砂的配合比基础上，向标准砂中分别掺入3%、5%、7%、9%的粉土并拌和均匀，通过调整用水量使其流动度与基准胶砂的流动度相同（控制在±5 mm范围内），以此作为对比胶砂，然后按照上述试验方法，分别测定不同含泥量的水泥胶砂的3 d、28 d的抗折和抗压强度。

上述各水泥胶砂的配合比、流动度和强度如表3所示。

表3　水泥胶砂的配合比及性能Table 3 M ix p roportion and performance of cem entmor tar

2　结果与讨论

2.1含泥量对拌合用水量的影响

在胶砂流动度相同的情况下，不同含泥量对水泥胶砂拌合用水量的影响见图1。由于泥土颗粒对自由水具有吸附作用，随着含泥量的增加，维持相同流动度所需的拌合用水量显著增大。含泥量为3%、5%、7%和9%时所对应的拌合用水量的增量分别为20 g，30 g，39 g和47 g，含泥量与拌合用水增量间呈非线性关系，含泥量较低时，单位含泥量所对应的拌合用水增量较大；而含泥量较高时，单位含泥量所对应的拌合用水增量有降低的趋势。

图1　相同流动度下含泥量对拌合用水量的影响Fig.1 E ffect ofmud content onm ixing water in cem ent mortarw ith same flowability

2.2含泥量对抗压强度的影响

在砂浆流动度相同的情况下含泥量与砂浆3 d和28 d抗压强度的关系如图2所示，可以看出，随着含泥量的增大，水泥胶砂的抗压强度总体上呈现降低趋势。含泥量小于5%时对水泥胶砂抗压强度的影响不是很明显，较低的含泥量甚至引起抗压强度的轻微增加。对此的解释是，含泥量较低时，泥颗粒因消弱浆体间的黏结力而引起的抗压强度降低量小于泥颗粒（粒径小于75μm）因填充浆体间的微孔隙而导致的抗压强度增加量。3%的含泥量使水泥胶砂3 d和28 d的抗压强度分别增加了5.7%和4.8%，这说明在合理的范围内，含泥量对水泥胶砂的抗压强度的提高有着一定的积极作用。当含泥量大于5%时，水泥胶砂的抗压强度下降较明显。7%和9%的含泥量使水泥胶砂28 d的相对抗压强度分别降低至91.3%和86.6%，这表明含泥量较高时，泥颗粒因消弱浆体间的黏结力而引起的抗压强度降低量大于因填充浆体间的微孔隙而导致的抗压强度增加量。

图2　相同流动度下含泥量对砂浆抗压强度的影响Fig.2 Effectofmud contenton compressive strength of cementmortar with same flowability

2.3含泥量对抗折强度的影响

在相同流动度下，不同含泥量与水泥胶砂的抗折强度的关系如图3所示。

由图3可以看出，由于泥颗粒能够消弱水泥浆体间的黏结力，因而在拉应力的作用下，水泥胶砂的抗折强度随着含泥量的增加而明显地降低。当含泥量从0%增加至5%时，胶砂抗折强度降低相对缓慢；当含泥量大于5%时，胶砂的抗折强度则呈现出显著的降低趋势。3%、5%、7%和9%的含泥量所对应的28 d相对抗折强度分别降低至90.7%、87.0%、72.9%和66.9%。在含泥量相同时，水泥胶砂相对抗折强度的降低量大于其相对抗压强度的降低量，表明水泥胶砂的抗折强度对含泥量的变化更加敏感。

图3　相同流动度下含泥量对砂浆抗折强度的影响Fig.3 Effectofmud contenton flexuralstrength of cementmortar with the same flowability

3　结语

在相同流动度的条件下，水泥胶砂中含泥量的增加容易引起拌合用水量的增大，含泥量与拌合用水增量间呈非线性关系。

含泥量小于5%时对水泥胶砂抗压强度的影响不是很明显，较低的含泥量甚至引起抗压强度的轻微增加；当含泥量大于5%时，水泥胶砂的抗压强度下降较明显。

水泥胶砂的抗折强度随着含泥量的增加而显著地降低。含泥量对水泥胶砂抗折强度的影响大于对其抗压强度的影响，水泥胶砂的抗折强度对含泥量的变化更加敏感。

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Effect ofmud content on strength of cementmortar w ith same flowability

LIYa-jing1,XIE Li-xia1,CAOZhong-lu1,2,ZHOUXiao-peng1,SU Zhong-chun1
（1.CCCCTianjin PortEngineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China; 2.Schoolof Civil Engineering,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300132,China）

The effect of variousmud contentson the strength of cementmortarwith the same flowability was investigated.The results indicated that the increase ofmud content in cementmortar could easily result in the increase ofmixingwater and the decrease of flexural strength ofmortar,and mud contenthad a greater influence on the flexural strength than on the compressive strength,whichmeans the flexuralstrength wasmore sensitive to the changeofmud content.

mud content;cementmortar;same flowability;compressive strength;flexural strength

U654；TU528.01

A

2095-7874（2016）06-0037-04

10.7640/zggw js201606009

2016-03-08

李亚静（1982—），女，河北廊坊人，工程师，计算机科学技术专业。E-mail：liyajing@tpei.com.cn