相同流動度下含泥量對水泥膠砂強度的影響

李亞靜，謝麗霞，曹忠露，2，周曉朋，蘇忠純

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222；2.河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，天津300132）

相同流動度下含泥量對水泥膠砂強度的影響

李亞靜1，謝麗霞1，曹忠露1，2，周曉朋1，蘇忠純1

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222；2.河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，天津300132）

研究了相同流動度下，不同含泥量對水泥膠砂強度的影響。結(jié)果表明，水泥膠砂中含泥量的增加容易引起拌合用水量的增大和水泥膠砂抗折強度的降低。含泥量對水泥膠砂抗折強度的影響大于對抗壓強度的影響，水泥膠砂的抗折強度對含泥量的變化更加敏感。

含泥量；水泥膠砂；相同流動度；抗壓強度；抗折強度

0　引言

混凝土集料的含泥量被認為是影響混凝土性能的重要因素之一，砂石含泥量不僅影響新拌混凝土的施工和易性，也影響硬化混凝土的力學(xué)性能和長期耐久性能。由于泥土顆粒對自由水和減水劑的吸附作用，含泥量的增加使混凝土的坍落度和擴展度逐漸減小，經(jīng)時損失增大[1-2]。相同的含泥量對低、中強度等級混凝土工作性能的影響遠大于對高強度等級混凝土的影響。含泥量的增加使混凝土的強度呈現(xiàn)減小的趨勢，相同的含泥量對中、高強度等級混凝土抗壓強度的影響更加顯著[3]。劉國棟[4]的研究表明，當(dāng)砂子的含泥量在3%以下時對混凝土強度沒有太大的影響，當(dāng)砂子含泥量在3%以上時，砂子含泥量每增加2%，混凝土強度則降低5%。根據(jù)仇影[5]的研究，當(dāng)含泥量在3%以內(nèi)時，摻聚羧酸系減水劑的混凝土保坍性能要好于摻萘系減水劑的混凝土；當(dāng)含泥量小于2%時，混凝土強度隨含泥量的增加而增長，但當(dāng)含泥量繼續(xù)增加時，強度連續(xù)降低，并且在相同水灰比條件下，摻入萘系減水劑的混凝土強度要明顯低于摻加聚羧酸系減水劑的混凝土強度。劉斌[3]的試驗結(jié)果表明，含泥量的增加使混凝土的氯離子擴散系數(shù)增加，抗氯離子滲透性能降低，并且高強度等級混凝土碳化深度的增長幅度明顯低于低、中強度等級混凝土。除此之外，含泥量的增加能夠增大混凝土中毛細孔的孔徑和界面過渡區(qū)的空隙[6]，進而消弱鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力[7]，促進混凝土干縮[8-9]。以上論述表明，有關(guān)集料含泥量對混凝土性能影響的研究已經(jīng)取得了一定的成果，也具有一定的借鑒意義，但是上述研究均是在保證混凝土配合比和原材料不變的基礎(chǔ)上通過改變泥含量進行的，其配制出的混凝土的工作性能一般無法滿足現(xiàn)場施工要求。

由于含泥量對混凝土性能的影響主要通過對其膠凝漿體性能的影響來體現(xiàn)，所以本文在不考慮混凝土中粗骨料影響的情況下，僅從膠凝漿體的角度來考察含泥量的影響。具體思路是，從施工和易性角度出發(fā)，以水泥膠砂相同流動度為控制指標(biāo)，通過改變膠砂的泥含量和調(diào)節(jié)用水量來配制出滿足要求的膠砂，并成型試件，進而考察相同流動度下不同含泥量對水泥膠砂的抗壓和抗折強度的影響。

1　試驗

1.1原材料

水泥：北京水泥廠金隅牌P.O 42.5低堿水泥，其性能指標(biāo)如表1所示。砂：ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。水：地下水，其性能指標(biāo)如表2所示。

表1　水泥的性能指標(biāo)Tab le1 Performanceof cement

表2　水的性能指標(biāo)Table 2 Performance ofwater

1.2試驗方法

按照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》中規(guī)定的方法，稱取水泥450 g、標(biāo)準(zhǔn)砂1 350 g、水225 mL，作為基準(zhǔn)膠砂進行攪拌，按照GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》測其流動度，同時成型40mm×40mm× 160mm試件2組，分別測定3 d、28 d的抗折和抗壓強度。

在基準(zhǔn)膠砂的配合比基礎(chǔ)上，向標(biāo)準(zhǔn)砂中分別摻入3%、5%、7%、9%的粉土并拌和均勻，通過調(diào)整用水量使其流動度與基準(zhǔn)膠砂的流動度相同（控制在±5 mm范圍內(nèi)），以此作為對比膠砂，然后按照上述試驗方法，分別測定不同含泥量的水泥膠砂的3 d、28 d的抗折和抗壓強度。

上述各水泥膠砂的配合比、流動度和強度如表3所示。

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

2　結(jié)果與討論

2.1含泥量對拌合用水量的影響

在膠砂流動度相同的情況下，不同含泥量對水泥膠砂拌合用水量的影響見圖1。由于泥土顆粒對自由水具有吸附作用，隨著含泥量的增加，維持相同流動度所需的拌合用水量顯著增大。含泥量為3%、5%、7%和9%時所對應(yīng)的拌合用水量的增量分別為20 g，30 g，39 g和47 g，含泥量與拌合用水增量間呈非線性關(guān)系，含泥量較低時，單位含泥量所對應(yīng)的拌合用水增量較大；而含泥量較高時，單位含泥量所對應(yīng)的拌合用水增量有降低的趨勢。

圖1　相同流動度下含泥量對拌合用水量的影響Fig.1 E ffect ofmud content onm ixing water in cem ent mortarw ith same flowability

2.2含泥量對抗壓強度的影響

在砂漿流動度相同的情況下含泥量與砂漿3 d和28 d抗壓強度的關(guān)系如圖2所示，可以看出，隨著含泥量的增大，水泥膠砂的抗壓強度總體上呈現(xiàn)降低趨勢。含泥量小于5%時對水泥膠砂抗壓強度的影響不是很明顯，較低的含泥量甚至引起抗壓強度的輕微增加。對此的解釋是，含泥量較低時，泥顆粒因消弱漿體間的黏結(jié)力而引起的抗壓強度降低量小于泥顆粒（粒徑小于75μm）因填充漿體間的微孔隙而導(dǎo)致的抗壓強度增加量。3%的含泥量使水泥膠砂3 d和28 d的抗壓強度分別增加了5.7%和4.8%，這說明在合理的范圍內(nèi)，含泥量對水泥膠砂的抗壓強度的提高有著一定的積極作用。當(dāng)含泥量大于5%時，水泥膠砂的抗壓強度下降較明顯。7%和9%的含泥量使水泥膠砂28 d的相對抗壓強度分別降低至91.3%和86.6%，這表明含泥量較高時，泥顆粒因消弱漿體間的黏結(jié)力而引起的抗壓強度降低量大于因填充漿體間的微孔隙而導(dǎo)致的抗壓強度增加量。

圖2　相同流動度下含泥量對砂漿抗壓強度的影響Fig.2 Effectofmud contenton compressive strength of cementmortar with same flowability

2.3含泥量對抗折強度的影響

在相同流動度下，不同含泥量與水泥膠砂的抗折強度的關(guān)系如圖3所示。

由圖3可以看出，由于泥顆粒能夠消弱水泥漿體間的黏結(jié)力，因而在拉應(yīng)力的作用下，水泥膠砂的抗折強度隨著含泥量的增加而明顯地降低。當(dāng)含泥量從0%增加至5%時，膠砂抗折強度降低相對緩慢；當(dāng)含泥量大于5%時，膠砂的抗折強度則呈現(xiàn)出顯著的降低趨勢。3%、5%、7%和9%的含泥量所對應(yīng)的28 d相對抗折強度分別降低至90.7%、87.0%、72.9%和66.9%。在含泥量相同時，水泥膠砂相對抗折強度的降低量大于其相對抗壓強度的降低量，表明水泥膠砂的抗折強度對含泥量的變化更加敏感。

圖3　相同流動度下含泥量對砂漿抗折強度的影響Fig.3 Effectofmud contenton flexuralstrength of cementmortar with the same flowability

3　結(jié)語

在相同流動度的條件下，水泥膠砂中含泥量的增加容易引起拌合用水量的增大，含泥量與拌合用水增量間呈非線性關(guān)系。

含泥量小于5%時對水泥膠砂抗壓強度的影響不是很明顯，較低的含泥量甚至引起抗壓強度的輕微增加；當(dāng)含泥量大于5%時，水泥膠砂的抗壓強度下降較明顯。

水泥膠砂的抗折強度隨著含泥量的增加而顯著地降低。含泥量對水泥膠砂抗折強度的影響大于對其抗壓強度的影響，水泥膠砂的抗折強度對含泥量的變化更加敏感。

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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

李亞靜（1982—），女，河北廊坊人，工程師，計算機科學(xué)技術(shù)專業(yè)。E-mail：liyajing@tpei.com.cn