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1、对混凝土粗与细骨料含泥量超标的分析与思考混凝土所用原材料涉及水泥、粗、细骨料和水，粗、细骨料进场控制不严格或者施工现场堆放不合理造成的二次污染等原因都会导致粗、细骨料的含泥量超标。由于泥粒本身强度低，含泥量的增加，会降低混凝土和易性、抗冻性、抗渗性，增加干缩。然而，在混凝土施工过程中，粗、细骨料含泥量超标的现象时有发生，不满足规范要求。但是我们仍然遇到粗、细骨料其中一一种料含泥量超标的现象，通过二次筛洗的方式势必会增加工程成本。本文结合现场工程实例，深入思考粗、细骨料含泥量指标的含义，对混凝拌合物粗、细骨料含泥量提出新的见解。1对传统粗、细骨料清洗的认识1.1 粗、细骨料的清洗细骨料采用螺旋式
2、洗砂机清洗，清洗后水工用砂主要检测砂的含泥量、泥块含量、颗粒级配。粗骨料采用碎粗骨料清洗机，在振动筛上用高压水对粗骨料进行冲洗，一般水压大于0.2MPa,采用振动筛、筒式洗石机，并配备带式输送机、料斗，主要检测含泥量、泥块含量。1.2 水回收利用与废水处理粗、细骨料的清洗用水量与粗、细骨料含泥量大小和需要达到的清洁程度密切相关。一般洗It砂石需用水约0.53用水量较大。因此在配备洗砂、洗石设备时会配套水回收与废水处理系统，设置三级沉淀池。同时回收重复利用的水，其PH值、硫酸盐含量、碱含量等相关指标应满足要求，不满足要求的水不得利用，也不得随意排放，应与当地环保部门协商，妥善处理。2常用标准对粗
3、、细骨料含泥量指标规定的差异含泥量是粗、细骨料品质的一项重要指标，国家标准、行业标准均对其含量具有明确规定。国家标准建设用砂(GB/T14684-2011)建设用卵石、碎石(GB/T14685-20U)对粗、细骨料含泥量指标规定见表1。表I砂、碎石含泥量指标类别砂/%碎石/%TWLOWO.5IIW3.0WLo11IW5.01.5电力行业标准水工混凝土施工规范(DL5144-2015)对粗、细骨料含泥量指标规定如表2。表2砂、碎石含泥量指标类别天然砂/%人工砂/%碎石/%混凝土强度等级N(30和有抗冻要求时W3.0/混凝土强度C30W5.0/D20粒径级/1.0匹、Dm(Dw)粒径级/Z0.5建
4、工行业建设标准普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ52-2006)、普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法(JGJ532006)铁路混凝土工程施工质量验收标准(TBIO424-2010)和铁路混凝土工程施工技术指南(铁建设(2010)241号)对粗、细骨料含泥量指标规定如表3。表3粗、细骨料含泥量指标类别细骨料/%粗骨料/%混凝土强度C303.031.0混凝土强度C30C45W2.5WLO混凝土强度200W2.0WO.5从各常用标准对粗、细骨料含泥量的指标规定来看，混凝土在骨料含泥量方面，毫无疑问是越低越好。因为粘土具有较强的吸附水及外加剂的能力，粘土的存在一定程度会增加混凝土拌合物需水
5、量，减弱外加剂的效果，降低粗、细骨料与水泥石的胶结能力。因此有必要对粗、细骨料的含泥量进行控制。3粗、细骨料含泥量偏高的控制措施对于不符合标准规定的粗、细骨料，一般采用冲洗手段，但冲洗在经济方面并不合算，会浪费大量的人力、物力、财力，消耗大量的水。如遇缺水地区，还需要配备适量的节水设备和器具，在寒冷地区，由于水易结冰，冲洗后的粗、细骨料施工非常困难。如若冲洗不当，还会造成粗、细骨料数量的损失、影响粗、细骨料级配、污染环境。经过长期工程实践，在混凝土施工过程中常采用的措施包括：(1)定期检测粗、细骨料含泥量，并将其根据含泥量的不同进行堆放；(2)当粗、细骨料含泥量较大时，应尽量处理掉或者过筛后用
6、于砂浆砌筑、低标号混凝土中；尽量将含泥量大的砂用于低强度混凝土中，而含泥量小的砂用于高强度混凝土中；(3)尽量采取洗石不洗砂的方式，延长混凝土搅拌时间；(4)必要时，可采取增加减水剂掺量、降低用水量、降低砂率、增加水泥用量等方式。4粗、细骨料含泥量叠加方法试验验证针对混凝土施工现场出现含泥量超标的实际问题，通过试验验证当粗、细骨料中一个含泥量超标时，可采用粗、细骨料含泥量叠加的方式进行补救。4.1 试验依据本试验依据的标准包括：水泥胶砂强度检验方法(ISo法)(GB/T17671-1999)；(2)水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(GB/T1346-2011)；(3)建设用砂(GB
7、14684-2011)；(4)建设用卵石碎石(GB14685-2011)；(5)水工混凝土配合比设计规程(DL5330-2015);(6)水工混凝土试验规程(SL352-2006)。4.2 原材料(1)水泥：强度等级为P.O42.5的“力士牌”水泥；(2)细骨料：产自赣江的中砂；(3)粗骨料：产自赣江级配连续的卵石，粒径不超过40mm；(4)泥：通过0.15mm的标准筛；(5)水：洁净水；(6)外加剂：REA-I复合型外加剂。4.3 试验过程按水工混凝土配合比设计规程的要求，以强度等级C30的混凝土为例,配合比拟定水泥：水：细骨料：粗骨料为396：178：608：1270,砂率为32.4%,水
8、灰比为0.45,具体参数如表4。表4C3()混凝土配合比强度水灰砂率/%每立方米材料用量/(kgm3)况外加用水细骨粗骨水泥剂量料料等级比C300.4532.439633.71786081278本配合比所采用的粗、细骨料经过彻底清洗并自然烘干，含泥量为0。为比对含泥量叠加试验方法的效果，将烘干的粘土过0.15mm的筛，根据GBT14684-2011GB/T14685-2011的要求：细骨料含泥量不超过3%,粗骨料含泥量不超过1%,因此试验中通过人工混合配备不同含泥量的细骨料和粗骨料，配备中要求叠加后的含泥量总量不超过规范要求。以C30混凝土为例，设定1%、2%、3%、4%、4.5%五种不同含泥
9、量的细骨料，根据提供的配比计算得出C30粗骨料的含泥量为2.12%、1.56%、1%、0.44%、0.16%共5份。通过均匀搅拌成型后，将试块养护至3d、7d和28d,为验证方法的准确性，不同含泥量的试块成型3组，共成型15组试块，计算得出的不同含泥量下各龄期混凝土强度平均值。具体结果如表5。表5不同含泥量下各龄期混凝土强度试验结果细骨料粗骨料各龄期混凝土抗压强度/MPa含泥量含泥量3(17d28(116.328.437.51%2.12%14.526.332.313.525.230.813.123.428.92%1.56%17.229.335.313.526.933.820.430.737.2
10、3%1.00%11.921.226.814.324.032.512.226.533.44%0.44%15.622.832.516.423.731.617.328.932.54.5%0.16%13.630.234.716.824.732.6通过计算得出各不同含泥量下各龄期混凝土强度平均值如表6。表6不同含泥量下各龄期混凝土强度平均值结果细骨料含泥量粗骨料含泥量各龄期混凝土抗压强度/MPa3(17d28(11%2.12%14.826.633.52%1.56%14.626.532.73%l.%15.525.332.24%0.44%14.724.332.54.5%0.16%15.927.933.1从试
11、验结果可以看出，当细骨料含泥量超过规范要求的3%时，可通过降低粗骨料的含泥量进行调整，从不同含泥量下各龄期混凝土强度平均值结果来看，混凝土早期3d、7d、28d强度均满足要求，考虑到筛洗过程中，细骨料的清洗难度要远大于粗骨料，因此在含泥量调整过程中，尽可能采取调整粗骨料的含泥量方式。试验结果证明，采用含泥量叠加的补救方式，可有效避免因某一骨料含泥量不达标而二次冲洗带来的施工成本增加。粗、细骨料是混凝土中缺一不可的原材料，含泥量是衡量混凝土品质的重要指标，各标准规范中均对含泥量指标有严格的控制。文中从工程实践常遇到的某一骨料含泥量超标的现象入手，总结了一些常用的粗、细骨料含泥量偏高的控制措施，并
12、以C30混凝土为例，通过人工配备含泥量，分析不同含泥量粗、细骨料对混凝土3d、7d和28d强度的影响，对今后混凝土拌合物原材料的使用提供了一定参考。细骨料含泥量对水泥混凝土性能的影响随着我国资源的匮乏，洁净的砂石资源越来越少。在工程中经常遇到含泥量较大的细骨料，如果对这些砂全部进行淘洗会增加成本，经济上不合理。我们通过对细骨料含泥量进行一系列的试验，研究含泥量超标对水泥混凝土的性能带来的影响，本文主要研究细骨料含泥量对水泥混凝土工作性能和强度的影响。1原材料U胶凝材料主要技术参数试验用PO42.5级水泥技术参数见表Io矿粉的等级是S95,密度为2940kgm3,比表面积为432m2kg,需水量
13、比为0.962。粉煤灰是II级灰，密度为1970kgm3,需水量比为0.944。表1试验用PO42.5级水泥技术参数密度/(kgmi)比&胸枳/(m2lg)标准利度用水抬，勺凝结时制min抗折/度/MPa抗尔强度/MPa初凝然凝3d28d3d28d313034526.71502105.86.630.851.01.2骨料主要技术参数1.2.1粗骨料的技术参数粗骨料的技术参数见表2。表2粗骨料的技术参数堆积密度/(kg)空隙率/%吸水率/%表观密度/(kg)1587412.926901.2.2细骨料的技术参数将机制砂与细砂混合形成混合砂，混合的比例为8：2。将混合砂装满压砂桶，用72kN压力压实，
14、测得IL的质量为L984kg,计算出混合砂的紧密堆积密度为1984kgm30用4.75mm筛子筛分混合砂后测得大于4.75mm的颗粒的质量为0.198kg,计算出混合砂的含石率为10%,测得混合砂的含水率为L7%。2C30水泥混凝土配合比经计算C30水泥混凝土配合比见表3o表3C30水泥混凝土配合比kgm3水泥矿粉粉煤灰机制砂细砂粗骨料拌和水预湿水外加剂24768657231818869262-8063水泥混凝土的工作性根据以上配合比进行试配，含泥量为5%细骨料配制的水泥混凝土拌合物，实际用水量为170kg,外加剂的用量为6kg,水泥混凝土包裹性良好、浆体不分离、石子不沉底、表面有亮光、黏度适
15、中、不离析、不抓地、不扒底，没有出现分层和浮浆现象，坍落度和扩展度均控制在设计范围内，达到预期效果。通过向细骨料加泥，使细骨料含泥量达到10%,进行试配，实际用水量为170kg,外加剂的用量为8.7kg,水泥混凝土包裹性良好、浆体不分离、石子不沉底、表面有亮光、黏度适中、不离析、不抓地、不扒底，没有出现分层和浮浆现象，经过Ih坍落度和扩展度损失小。通过向细骨料加泥，使细骨料含泥量达到15%,进行试配，实际用水量为171kg,外加剂的用量为9.5kg,水泥混凝土包裹性良好、浆体不分离、石子不沉底、表面没有亮光、黏度适中、不离析、不抓地、不扒底，没有出现分层和浮浆现象，经过Ih坍落度和扩展度损失大
16、。通过向细骨料加泥，使细骨料含泥量达到20%,进行试配，实际用水量为172kg,外加剂的用量为10.3kg,水泥混凝土包裹性良好、浆体不分离、石子不沉底、表面没有亮光、混凝土比较黏，经过Ih坍落度和扩展度损失大。通过试验可知，细骨料含泥量小于5%时，水泥混凝土拌合物的工作性没有变化，这是因为按照砂子的标准0.075mm以下的成分被定义为泥，这些成分含有磨细的石粉或者砂粉，不溶于水，细骨料中的实际含泥量较低，因此对水泥混凝土拌合物的工作性影响比较小。细骨料含泥量为10%时，由于可溶于水含泥量较高，吸收一定量的水分，水泥混凝土拌合物的工作性变差，外加剂的掺量增加；细骨料含泥量为15%、20%时，由
17、于可溶于水含泥量较高，吸收一定量的水分和外加剂，水泥混凝土拌合物的工作性变差，外加剂的掺量增加。4水泥混凝土的强度按照已确定的配合比进行重复试验，将其做成边长为IOomm的立方体试块并对其做各龄期的抗压强度检测，验证该配合比下含泥量对强度的影响，试验结果见表4o从表4可以看到，采用以上原材料和配合比试配成的C30水泥混凝土,10%含泥量以下的水泥混凝土试件，其抗压强度全部能够达到设计要求；10%含泥量以上的水泥混凝土试件，抗压强度急速下降，这是因为除去被定义为泥的磨细的石粉或者砂粉，含泥量也超过了标准规定的3%。表4C30水泥混凝土的抗压强度含泥量_/%抗压强度/MPa7d14d28d105d
18、532.438.640.348.81033.639.441.547.61531.836.138.447.22028.13235.142.45结论在水泥混凝土生产过程中，随着细骨料含泥量的增加，其对外加剂吸附越来越大，外加剂的用量也越来越高，水泥混凝土拌合物的坍落度损失变大，工作性能变差。泥包裹在细骨料表面，湿泥失去水分后，大大降低了细骨料与水泥之间的界面黏结力，形成结构薄弱区，使水泥混凝土的强度降低。同时泥的比表面积大，增加拌和用水量和水泥的用量，导致水泥混凝土的干缩，使水泥混凝土的耐久性降低。粗骨料品质对混凝土性能的影响1前三混凝土由水泥、掺合料、外加剂、粗骨料、细骨料和水组成，其中粗骨料和
19、细骨料起到骨架作用。粗骨料的种类不同，其材质、强度及化学成分等就不相同，从而影响混凝土的和易性、强度及耐久性等性能。因此分析粗骨料品质对混凝土性能的影响很有必要。2粗骨料品质具体对混凝土性能影响2.1 粗骨料级配对混凝土性能影响粗骨料级配是指各级粒径颗粒的分配比例。粗骨料的级配会对混凝土的拌合性能、物理性能、以及耐久性产生一定的影响，在确定混凝土配合比时，粗骨料粒径均匀可以节省水泥的用量，降低混凝土的造价。确定混凝土配合比时，粗骨料粒径越大，用水量越少。大体积混凝土，采用大粒径的粗骨，可以降低砂率，提高混凝土的强度，并可以减少用水量以达到节省水泥用量的作用，水泥用量减少的话，可以降低混凝土内部
20、热量产生的温度和减少温度产生的裂缝。2.2 粗骨料饱和面干吸水率及表观密度对混凝土性能影响石料的表观密度决定于石质、矿物成分，风化程度及空隙率。一般情况下，表面比较粗糙，结构疏松的粗骨料配置出来的混凝土强度比较低，尤其是表面粗糙，孔隙较多的粗骨料对吸水率的影响更大一些，而用于此类粗骨料的混凝土对混凝土抗渗要求、抗冻要求及耐久性要求更不易达到。2.3 粗骨料含泥量及泥块含量对混凝土性能的影响建筑用卵石、碎石(GB/T146852011)对含泥量的定义是，卵石、碎石中粒径V751的颗粒含量。水工混凝土试验规程(SL3522006)对含泥量的定义是石料中0.08mm的黏土、淤泥及细屑的总含量。其比表
21、面积大、吸水性大、体积变化大、遇水膨胀、干燥收缩：粗骨料中粘土含量过多对混凝土强度、干缩、徐变、抗渗、抗冻融及抗磨损等均产生不良影响。含泥状态不同，影响也有差异，其类型有以下3种：包裹型含症粗骨料中所含泥粒一般成浆状粘接或附着于骨料的表面，会影响到粗骨料与水泥浆液的黏结，并进一步影响到混凝土的强度及其他性能。松散型含泥石子中均匀分布的泥粒，在配制低胶材混凝土或砂子细度偏粗时，可以起到改善混凝土拌和物的和易性与提高混凝土密实性的作用，但含泥量达到5%时，混凝土强度有所降低，特别是R30以上混凝土,当含泥量超过7%时，强度可降低30%以上。团块型含泥石子中含有团块状泥土时，对混凝土各种性能都不利，
22、特别对混凝土抗拉强度影响更大，如泥块在1%2%时，混凝土抗拉强度降低10%25%,同时团块型含泥量越多，对混凝土干缩影响也越大，因此水工混凝土施工规范SL677-2014和水工混凝土施工规范DL/T51442015都规定骨料中不允许泥块存在。含泥量对混凝土的抗冻性能影响非常严重，当混凝土有抗冻要求的时候，应严格控制粗骨料的含泥量。2.4 粗骨料坚固性对混凝土性能的影响粗骨料的坚固性是骨料的颗粒在各种物理侵蚀作用下不被崩解破裂的能力，坚固性是影响粗骨料耐久性和稳定性的重要指标之一。当混凝土有耐久性的要求时，应严格要求粗骨料的坚固性，在SL677-2014水工混凝土施工规范中，有抗冻和抗侵蚀要求的
23、混凝土坚固性8%,无抗冻要求的混凝土坚固性10%2.5 粗骨料针片状颗粒对混凝土性能的影响粗骨料当中的针片状含量对混凝土拌合物的和易性有较大影响，当超过一定数量比例时，会不同程度地影响混凝土的强度等性能。凝土的抗拉、抗折强度受针片状含量影响更大，因此规范规定粗骨料针片状含量一般W5%。2.6 粗骨料压碎指标和软弱颗粒含量对混凝土性能影响压碎指标是指为1020mm的颗粒,在标准荷载作用下压碎颗粒含量的百分率。影响混凝土的强度和变形能力的重要参数之一就是压碎指标，尤其对高强混凝土影响更大。在SL677-2014水工混凝土施工规范中，设计混凝土抗压强度等级N30MPa,沉积岩压碎指标值10%,变质岩
24、压碎指标值32%,岩浆岩压碎指标值S3%,卵石压碎指标值W12%；设计混凝土抗压强度等级30MPa,沉积岩压碎指标值W16%,变质岩压碎指标值20%,岩浆岩压碎指标值W30%,卵石压碎指标值WI6%。软弱颗粒含量对高强度混凝土影响比较大，在水工混凝土当中，设计混凝土强度等级N30MPa和有抗冻要求的混凝土，软弱颗粒含量W5%；设计混凝土强度等级30MPa,软弱颗粒含量10%2.7 骨料碱活性对混凝土性能的影响会造成混凝土结构破环的重要指标之一有碱骨料反应（AAR）,预防从AAR破坏，是需迫切解决的问题，而预防的关键是如何正确判断骨料的碱活性类型，即正确判断为碱碳酸盐反应（ACR）或为碱硅酸盐反
25、应（ASR）。潮湿的环境、含有碱活性的骨料以及配置混凝土原料中所含的碱，是引起混凝土碱骨料反映破环的三个要素。2.7.1 碱骨料反应现场破坏特征受碱一骨料反应影响的混凝土需要数年或一二十年的时间才会出现开裂破坏。碱-骨料反应破坏最重要的现场特征之一是混凝土表面开裂,裂纹早网状（龟背纹），起因于混凝土表面下的反应骨料颗粒周围的凝胶或骨料内部产物的吸水膨胀。当其他骨料颗粒发生反应时，产生更多的裂纹，最终这些裂纹相互联接，形成网状。若在预应力作用的区域裂纹将主要沿预应力方面发展，形成平行于钢筋的裂纹，在非预应力的区域，混凝土表现出网状开裂。2.7.2 ASR反应表面破坏特征碱一硅酸反应生成的碱一硅酸
26、凝胶有时会从裂缝中流到混凝土的表面，新鲜的凝胶是透明或呈浅黄色，外观类似于树脂状。脱水后，凝胶变成白色，凝胶在孔隙和裂缝汇总流动时吸收一些化合物引起变色，进而分解为无规则末状物，借助放大镜，可见与颗粒状的结晶盐一析物区别开来。ASR的膨胀是由生成的碱一硅酸凝胶吸水引起的，因此ASR凝胶的存在是混凝土发生了碱一碎酸反应的直接证明。通过检查混凝土芯样的原始表面、切割面、光片和薄片，可在空洞、裂纹、集-浆体界面区等处找到凝胶，因凝胶流动性较大，有时可在远离反应骨料的地方找到凝胶。反应环为碱与某些骨料反应形成的隔离层，有时活性骨料会有一部份被作用掉。2.7.3 ACR反应破坏特征一般认为，ASR膨胀开
27、裂是由存在于骨料一浆体界面和骨料内部的碱一硅酸凝胶吸水膨胀引起的，ACR膨胀开裂是由反应生成的方解石和水镁石，在骨料内部受限空间结晶生长形成的结晶压力引起的。也就是说，骨料是膨胀源，这样骨料周围浆体中的切向应力始终为拉伸应力，且在浆体一骨料界面处达最大值，而骨料中的切向应为压应力，骨料内部肿胀压力或结晶压力将使得骨料内部局部区域承受拉伸应力，而浆体和骨料径向均受压应力，结果，在混凝土中形成与膨胀骨料相连的网状裂纹，反应骨料有时也会开裂，其裂纹会延伸到周围的浆体或砂浆中去，裂纹能延伸到达另一颗骨料、裂纹有时也会从未发生反应的骨料边缘通过。2.7.4 ASR反应内部破坏特征ASR产生过渡膨胀而引起
28、的混凝土内部裂缝是分别由其中的粗、细骨料中的反应性硅与碱反应引起。凝胶填充混凝土内部的裂缝引起局部裂缝连通，造成许多裂缝互相交叉连接在一起。在个别情况下，有的反应性颗粒部分地被溶解。内部裂缝的分布对施加或诱发的压应力是敏感的，在应力作用下，裂缝倾向于平行于压应力方向排成一行。混凝土受ASR影响时，一般混凝土内部膨胀，暴露的混凝土外表面的混凝土不膨胀，因此而受张应力，形成表面微裂缝并于暴露表面成直角，这种相互连接的内部裂缝与表面微裂缝，同暴露面紧密地联在一起，这表明混凝土内部已出现了膨胀。3结语由于施工中项目所处的地理环境各项条件及混凝土中各种粒径骨料的差异，对于混凝土性能的影响也不一样,应进行对比试验论证,达到预期目标才能使用。
