砂含泥量及其對混凝土的影響

含泥量是指砂中粒徑小于75μm，且其礦物組成和化學成分與母巖不同并吸附性相對較強的細微顆粒含量。天然河砂中的泥主要來源于河底的粘土，機制砂中的泥來源于巖石表面的粘土未經(jīng)過清洗，直接進行破碎，混入機制砂中。泥的主要礦物成分為高嶺土，蒙脫土，伊利土，這些礦物成分多為層狀硅酸鹽礦物，由鋁硅酸鹽組成的結晶水合物。蒙脫石是由二層硅氧四面體片與其間的鋁氧八面體片相結合形成的，鋁氧八面體與硅氧四面體通過中間的氧原子進行連接，結構中的高價Al3+常常被低價態(tài)的Mg2+，F(xiàn)e2+替代，Si4+常常被Al3+替代，導致蒙脫石帶有多余的負電荷，且結構中層與層的聯(lián)接力比較弱，使蒙脫石具有強烈的吸水性、膨脹性。高嶺石由硅氧四面體片與鋁氧八面體片組成，但是結構片層是堆垛而成，聯(lián)接片層的靜電力比較強，使得高嶺石吸水不會膨脹。伊利石是由層間的鉀離子與層狀結構聯(lián)接，使得結構比較穩(wěn)定，伊利石吸水后不會膨脹。（一）砂含泥量檢測方法目前，測定砂中含泥量，一般采用《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》JGJ52中的檢測方法。其主要過程是：稱取經(jīng)縮分烘干至恒重的干砂400g，置于注入飲用水且水面高出砂面約150mm的容器中浸泡2h，然后用手在水中淘洗，使巖屑、淤泥及粘土與砂粒分離，并懸浮或溶于水中，緩緩地將渾濁液倒入上面為1.25mm下面為0.075mm的套篩上，濾去小于0.075mm顆粒。再加水于容器中，重復上述過程，直至容器內洗出的水清澈，終止淘洗。然后，將充分洗除小于0.075mm顆粒后的0.075mm篩及1.25mm篩上剩留顆粒和容器中已洗凈的試樣一并裝入淺盤烘干至恒重，冷卻后稱重，計算該試樣的含泥量。以兩個試樣試驗結果的算術平均值作為砂中含泥量測定值，要求在整個試驗過程中應避免丟失砂粒。實踐證明：采用這種方法測定砂中含泥量，尚存在以下不足之處。（1）終止淘洗的條件不易準確掌握標準方法測定砂中含泥量主要是通過對試樣反復進行淘洗實現(xiàn)，終止淘洗以“容器內洗出的水清澈為止”作為判定界限。在實際工作中，由于對該界限認識觀察及掌握程度上的差異，影響到含泥量的準確測定。（2）小于0.075mm的顆粒不可能全部被淘洗出去在對試樣反復淘洗過程中，有部分小于0.075mm的顆粒因不懸浮或不溶于水而不能被排除；有部分小于0.075mm的顆粒雖懸浮或溶于水，但在每次將容器中的水緩緩倒出時可能會沉淀下來。因此也影響到含泥量的準確測定。（3）小于0.075mm顆粒是否均為泥砂中中一定量的小于0.075mm粉砂對增加混凝土密實性、提高混凝土強度還是有益的。如果單純的將小于0.075mm粉砂也作為泥土和淤泥一樣的有害物質加以控制是不合適的。（二）含泥量對混凝土工作性的影響混凝土中含有大量的層狀吸水泥土礦物成分，會吸收大量的拌合水，使拌合物中自由水減少，混凝土流動性變差。高嶺土、蒙脫土等泥礦物顆粒極易吸水，造成混凝土拌合物中自由水減少。蒙脫土吸水后，體積膨脹，導致混凝土粘度增加，混凝土的流動性變低。此外，泥顆粒表面比較粗糙，造成混凝土拌合物流動時固體顆粒間摩擦力增加，流動性變差。一般來說，含泥量＜3%時，隨著含泥量增加坍落度減低，但對混凝土的工作性影響較?。划敽嗔看笥?%時，隨著含泥量的增加，混凝土拌合物的初始坍落度降低，混凝土的坍落度經(jīng)時損失加快。生產(chǎn)過程中，為了滿足混凝土工作性要求，往往會多加入一部水，提高混凝土初始坍落度，水膠比的增大造成混凝土強度降低。蒙脫土自身不具有水化性，混凝土硬化后，蒙脫土里的水蒸發(fā)或著參加其他物質的水化，導致蒙脫土體積收縮，造成體積穩(wěn)定性變差，產(chǎn)生很多微細的小裂紋。（三）含泥量對減水劑的影響泥土指粘土粒（粒徑≤2μm的顆粒）含量大于50％，具有粘結性和可塑性的層狀或層鏈狀硅酸鹽的多礦物集合體，一般為蒙脫石、高嶺石、伊利石和云母等的混合體。泥含有較多的層狀硅酸鹽礦物，這類礦物的特點是構成單位結構的片層間存在層間域，吸水后容脹，尺寸會變大，將水分子和聚羧酸分子吸入其中，導致體系中水量的進一步減少，以及用于分散水泥顆粒的聚羧酸減水劑分子被粘土占據(jù)，而影響整個混凝土體系的和易性。以蒙脫石為例，其完全脫水狀態(tài)下的層間距僅為1nm左右，而完全吸水膨脹后層間距可達2.14nm，聚羧酸減水劑的梳型分子結構中的側鏈多為細長狀，在水環(huán)境中很容易伸展而被吸附進入粘土層間，導致整個聚羧酸減水劑分子被錨固在粘土顆粒上，分散效能下降。聚羧酸減水劑對含泥量非常敏感，當混凝土中的含泥量小于3%以下時，含泥量對減水劑的影響較小，含泥量大于3%，隨著含泥量的增加，減水劑的效果迅速降低。（四）含泥量對混凝土力學性能的影響在混凝土硬化過程中，一方面泥的存在會阻礙水泥石與骨料之間的粘結，容易形成結構的薄弱區(qū)，使得混凝土的強度下降。另一方面，較細的泥顆粒，比表面積大，而且不會水化，混凝土攪拌后吸收了大量的自由水，隨著混凝土的水化或這些自由水蒸發(fā)后，在有泥存在的區(qū)域形成嚴重的薄弱區(qū)。當含泥量≤3%的情況下，混凝土強度受到的影響較小，同強度混凝土抗壓強度無論是3d、7d還是28d齡期的強度都隨砂中含泥量的增加明顯地降低。當＞3時，含泥量每增加1%，混凝土28d強度降低3%左右?；炷梁笃趶姸仍鲩L的幅度隨著含泥量的增加而降低，含泥量越大，后期強度增長的幅度越小。（五）含泥量對混凝土耐久性能的影響混凝土中的含泥量也嚴重影響著混