砂含泥量对掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的技术经济指标影响.pdf

2 0 1 1年 第 2 期 (总 第2 5 6 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 01 l ( To t a l No 2 5 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 2 0 2 9 砂含泥量对掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的 技术经济指标影响 孔凡敏 ，孙 晓明，杨励 刚，孙 志伟 ( 北京建工一建混凝土公司 ，北京 1 0 0 0 2 4 ) 摘要 ： 针对北京市场上的砂石质量现状 ， 时有含泥量较高的砂进入搅 拌站 被应用于生产 。 对使用聚羧酸高性能减水剂生产的混凝土质 量和性 能影响更大 。因此 对于搅拌站常用强度等级混凝土 ， 通 过选取 3 种不 同含泥量 的砂子对混凝土进行新拌性能和强度 的试验 ， 以验 证砂含 泥量对掺聚羧酸高效减水剂混凝土性能的影响 ， 并通过采取技 术措施 和调 整配合 比满 足要求后 ， 对配合 比的经济指标分析 。 结果表 明较 高的砂 含泥量使掺聚羧酸高性能减水剂的混凝土性 能下降明显 ， 对混凝 土的质量和成本造 成巨大影 响。 由此得出结论 ： 搅拌站应挑选 优质砂 以满 足混凝土质量要求 。 当生产高强混凝 土时 ， 如含泥量超标 ， 则必 须停 产。 使用 含泥量高 的砂 即使经过调整可 以生产较低 强度等 级混凝 土， 但 由于生产成本增加较大 ， 经济效益很 差。 不如适 当提高砂的采 购价格 ， 采 购质量较好砂子 既能保证质量 ， 经济上也较 为合理 。 试验仅验证 了砂含泥量对混凝土和易性和 2 8 d强 度的影 响， 目的主要是 为指导 生产中原材料和混凝土 的质量控 制。 砂 中含泥量对混 凝土 长期性能和耐 久性能的影响还需做进 一步研究 。 关键词 ： 砂含泥量 ；混凝土和易性 ；强度 ；配合 比比调整 ；成本分析 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 l 1 ) 0 2 0 0 9 5 0 2 Effe c t of clay c on t e nt o f s an d on t e c hni c a l - e c onom i c a l i nde x o f c onc r e t e w it h p 0I yc a r bOx yI i c hi gh p er f or ma nc e wa t e r r e duc er KONG F a n mi n， SUN Xi a o mi n g， YANG Li - g a n g SUN Zh i we i ( B e i j i n g C o n s t r u c t i o n I n d u s t r i a l Gr o u p t h e F i r s t C o n s t r u c t i o n C o mp a n y - C o n c r e t e C o mp a n y ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 4 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： Ac c o r d i n g t o t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f c o n c r e t e a g g r e g a t e o n B e ij i n g S ma r k e t ， s a n d o f h i g h c l a y c o n t e n t h a s b e e n u s i n g i n c o n c r e t e b a t c h i n g p l a n t f o r p r o d u c t i o n fre q u e n t l y， wh i c h m a d e a s i g ni fi c a n t i mpa c t o n c o n c r e t e q u a l i t y a n d p e r f o r ma n c e wi t h p o l y c a r b o x y l i c h i g h p e r f o r man c e wa t e r r e d u c e r T hi s p a pe r v a l i d a t e d t h e e ffe c t o f c l a y c on t e n t o f s a n d o n c o n c r e t e p e r f o r ma n c e wi t h p oly c a r b o x y l i c h i g h p e r f o rm a nc e wa t e r r e d u c e r t h r o u g h a s e r i e s o f e x pe r i me n t s o n p e r f o r ma nc e of fre s h c o n c r e t e a n d i t s s t r e n g t h whi c h t h e c l a s s o fte n u s e d i n b a t c h p l a n t b y c h o o s i n g t h r e e d i ff e r e n t c l a y c o n t e n t o f s a n d F u r t h e r mo r e ， t h e p a p e r a l s o c a r r i e d o n a l o t o f wo r k o n c o n c r e t e mi x r a t i o a d j u s t me n t a n d t e c h n i c a l i mp r o v e m e n t a n d ma d e r e l e v a n t a n a l y s i s o n e c o n o mi c i n d e x Th e r e s u l t s i n di c a t e d t h a t a l o n g wi t h t h e i n c r e a s e of c l a y c o nt e n t ， t h e p e r f o r ma nc e o f c o n c r e t e d r a ma t i c a l l y r e d uc e d， wh i c h b r o u g h t i n e n o rm o u s i n flu e n c e o n c o nc r e t e q u a l i ty a n d c o s t Th e c o n c l u s i o n c o u l d b e l i k e t h a t ： c o n c r e t e b a t c h i n g p l a n t s h o u l d s e l e c t h i g h q u a i l ty s a n d t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f c o n c r e t e p r o d u c t i o n， a n d i t mu s t b e s h u t d o wn wh e n h i gh c l a y c o n t e n t s a n d wa s u s e d i n h i gh s t r e n g t h c o n c r e t e p r o d u c t i o n Al t h o u g ht h e h i gh c l a y c o n t e n t s a n d c o u l d b e a p p l i e di nl o we r s t r e n g t h c o n c r e t e t h e g r e a t i n c r e a s e o f c o s t wo u l d e x e r t n e g a t i v e e ff e c t s o n i t s e c o n o mi c b e n e fi t S o i n c r e a s i n g p u r c h a s e c o s t a n d b u y i n g h i 曲e r q u a l i ty s a n d i s e c o n o mi c a n d r e a s o n a b l e E x p e r i me n t r e v e a l e d t h e e ffe c t s o f c l a y c o n t e n t o n c o n c r e t e wo r k a bi l i ty a n d 2 8 d s t r e n g t h； i t wi l l p r o v i d e s o me u s e f ul s u g g e s t i o n for t h e q u a l i ty c o n t r o l o f r a w ma t e da i s a n d c o n c r e t e Th e r e i s s t i l l a l o t wo r k t o d o o n t h e i nfl u e n c e o f c l a y c o n t e n t o n c o n c r e t e l o n g - t e rm p e r f o r ma n c e a n d d u r a b i l i t y i n t h e fut ur e K e y wo r d s ： c l a y c o n t e n t ； c o n c r e t e w o r k a b i l i t y ； c o n c r e t e s t r e n g t h； mi x r a t i o a d j u s t me n t ； c o s t a n a l y s i s 0 引 言 砂石作为混凝土中最大宗的原材料 ， 其 质量和对混凝土性 能的影响长期被忽视 。 近年来随着天然砂石资源的紧缺 ， 质量稳 定 、 性 能优 良、 颗粒级 配 良好 、 含泥量小 的砂越来 越少 。 就北京 地区来说 ， 由于环境保护问题 ， 砂 石限采 ， 市场上大 量使用周边 地 区如河北 涿州 、 三河 、 涞水 、 易县 、 滦平等地的砂石材料 。 然而 ， 建筑 用砂石没有行 业规划 ， 各地 几乎乱采乱 挖 ， 没有按工业 产 品认真管理。 而且， 由于天然砂资源是一种地方资源， 受其资源 和运输 条件的 限制 ， 随着 建设市场 的火爆 ， 其产量 不足 问题 与 混凝土用砂供需之间的矛盾便 日益显现 出来 。 因此 ， 砂石材料逐 收稿 E t 期 ：2 0 1 O _ o 9 - o 2 步成为紧俏商品 ， 大量砂石没有经过水洗被直接用 于混凝 土中， 一 些含泥量高的低品质“ 特细面砂” 也和人工砂混合后大量用 于 = 混凝土结构 中 ； 一些含有大量黏 土或 黏土质石粉 的人工砂也 流入 市场 ， 在混凝 土中 以种 种不 同的形 式起作 用 ， 对 混凝土 的 和易性、 强度和耐久性等性能均造成不利的影响。 特别是近年来 ， 聚羧酸高性能减水剂在混凝 土中得到 了广 泛的应用 ， 目前 在一些铁 路客运专线 ， 地铁 1 二 程 ， 南 水北调 、 港 口码 头 、 水 电大坝 、 市政 _ 程 等许 多重 点丁程中得到广泛使用 。 大量文献研 究 了混凝 土 中细 骨料的 含泥量对掺 萘系减水 剂混 凝土力学性能等的影响， 只有少量研究表明聚羧酸高性能减水 剂与混凝土中细骨料含泥量 的相 容性较差 ， 对砂石 的质量极为 9 5 敏感。目前 ， 很多混凝土生产厂家已经在各个强度等级 昆 凝土 中全面使用聚羧酸类高效减水剂。 因此砂石质量的波动特别是 砂含泥量 的波动给混凝土 的质量控制带来很大 困扰。 因此 ， 笔者特对砂含泥量对掺用聚羧酸高性能减水剂混凝 土性能的影响加以试验研究， 以便更好的指导生产， 保证混凝 土的技术性能指标和合理的经济指标。 1 理论 分析 天然砂中的泥通常粒径小于 0 0 5 mm， 这些极细材料会包裹 在集 料表面 ， 妨碍集料 与水泥石之 问的黏结 ， 形成软弱 的界面 层 ， 而且 它们有时会 聚集 在一起形 成软弱 区域 ， 成为混凝 土 中 的薄弱区 ； 此外 ， 从施工 的角度考虑 ， 这些微小颗粒大大增加 了 比表面积 ， 增加了高效减水剂的用量， 混凝土造价会随之提高 ， 另外 ， 用水量大大提高， 而且即使满足工作性要求， 其强度和耐 久性也会相应降低 。 聚羧酸高性能减水剂相对于萘系减水剂具有高减水率 、 低 收缩、 高强度和坍落度损失小等有点。 其在水泥表面呈梳状结构 ， 电荷排斥和空间阻隔作用相结合 ， 因此在混凝土 中的表现更好 。 但可能也正 因为如此 ， 客观上聚羧酸减水剂对 原材 料的质量波 动较为敏感 。 如对用水量的变化 、 对水泥 的组分变化都有相对敏 感的反应 ， 包括对砂含泥的耐受度也 比较小 。 2 原材料 和试验 方法 理性 能见表 1 。 表 1 水泥物理性能 ( 2 ) 粉煤 灰 ： 采 用山东德 州华能产 I 级 粉煤灰 ， 细度 l 1 ， 烧失量 3 6 ， 需水 比 9 9 。 ( 3 ) 矿粉 ： 恒基立业生产 的 $ 9 5 矿渣粉( 以下简称 S F ) ； 比表 面积 4 2 5 0 c m： g ； 密度 2 8 6 g c m ； 7 d活性 8 6 ； 2 8 d 活性 9 7 。 f 4 ) 高效 减水 剂 ： 采 用混凝土之 宝科技有 限公 司生产 的聚 羧酸高效减水剂 J YB 5 A； 固含量为 2 0 1 ； 减水率 2 7 7 。 ( 5 ) 砂 ： 1 号 ， 密云 产细度模 数 为 2 8的天然 砂 ， 含 泥量 为 1 5 ； 2号 ， 涿州产细度模数 2 3的天然砂 ， 含泥量为 3 4 ； 3 号 ， 细度模数为 I 7的天然砂 ， 含泥量为 5 6 。 ( 6 ) 石 ： 河北涿州产碎 卵石 ， 连续粒级 5 2 5 IT t W I 。 2 2试验 方 法 混凝 土均采用混凝 土搅拌站 常用 C 3 0 、 C 4 0和 C 5 0混凝 土 配合 比， 采用矿粉和粉煤灰双掺技术 ， 外加剂为聚羧酸高性能 减水剂 。 试验 中分别对 三种不 同含泥量 的砂所配制的混凝土进 行新拌性能和强度的比较。 并通过调整配合比， 使混凝土基本满 足施工要求， 验证其强度。 并通过对配合比的经济指标进行比较 分析从而得出结论 ， 见表 2 。 在生产 中对混凝土质量进行控制时 ， 外加 剂可 以有 一个 正 2 1 原材料 常的掺量波动范围。因此， 在以下的试验中， 对外加剂的掺量按 ( 1 ) 水泥 ： 采用琉璃河水泥厂生产的 P O 4 2 5 级水泥 ， 其物 砂子 的质量情况也做 了一定范围的调整 。 表 2 搅拌站常用配合比 2 3试验 结 果 由表 3 - 5可看出， 随着砂含泥量的增大， 虽然在配合比中 调整了外加剂掺量， 但高含泥量对和易性的影响仍很显著。 混 凝土强度也受到影响。 尤其是对于砂含泥量超过 5 的 3 砂子 ， 含 泥量的增加使聚羧酸减水剂的性能明显下降。 试验结果也验证 了文献 中的记载 ， 当砂含泥量超过 4 时 ， 聚羧酸 b ；t i N减水效 果 明显 降低 ， 大大低于萘系外加剂 ， 混凝土性能下降明显。 在试 验中 ， 虽 然经 过初步调整 ， 混凝 土试 配试验 尚能勉 强满足强 度 表 3 G3 0配合 比试验结果 9 6 下转第 1 1 2页 面上大量生长， 导致 C S颗粒周围 C a 浓度降低 ， 使 C ， S水化 加速6 - 9 ， 从而加速了水泥的水化， 并使水化产物增多， 避免晶体 的集中生长 ， 且早期 比后期更为明显。 6结 论 ( 1 ) 当人工砂中无石粉时， 与天然砂普通抹灰砂浆相比， 人 工砂普通抹灰砂浆需水量低， 保水性略高， 抗压强度提高， 但拉 伸黏结强度明显降低， 。 ( 2 ) 当人工砂中掺人_定量石粉时， 与无石粉人工砂普通 抹灰砂浆相 比 ， 其砂浆 的保水性提 高 ， 泌水少 ， 黏聚性强 ， 凝结 时间缩短； 抗压强度和拉伸黏结强度提高。 ( 3 ) 由于石粉 的填充 效应 、 形态效应 、 吸水效应 、 晶核效应 的共同作用， 使得掺适量石粉人工砂砂浆的物理力学性能得到 改善和提高， 砂浆的密实度提高 ， 保水性增强， 抗压强度、 拉伸 黏结强度提高 。 ( 4 ) 石粉对人工砂 砂浆 的性 能有 着非常重要 的影响 ， 应根 据砂浆 的不 同技术要求合理控制人工砂 中石 粉的含量 。 本试验 宜选用石粉含量为 9 1 2 的人工砂较佳 。 上接第 9 6页 要求。 但在实际生产中， 3 砂的现行配合比仅靠调整外加剂掺 量并不能满足施工和质量要求。 因为当砂含泥量较大时， 聚羧 酸外加剂掺量增大， 混凝土黏度很大， 流动性很差 ， 且坍落度经 时损失较大 。现代 工程 中， 钢筋密集部位较多 ， 而且相当多的T 地操作人员质量意识淡漠， 大黏度低流动性混凝土增加了施工 参考文献 ： 1 侯云芬， 蔡光汀， 陈家珑， 等 人工砂在抹灰砂浆中的应用研究J 】 混 凝土 ， 2 【 x ) 4 ( 2 ) ： 3 1 3 3 2 薛秉钧， 李松林人工砂在混凝土和砂浆中的应用研究 J 】 中州煤炭， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 3 - 4 3 常江 ， 蒋元海， 柳刚， 等 人工砂是配制优质混凝土和砂浆的理想材 料l J 1 混凝土与水泥制品 ， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 1 4 1 7 4 J C T 1 6 4 -2 0 0 4 ， 砌筑砂浆增塑 lJ S 1 5 】 唐咸燕， 肖 佳 ， 陈烽， 等 矿渣微粉、 粉煤灰水泥基材料的性能试验研 究【 J 1 粉煤灰， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 2 1 2 3 6 胡曙光， 李悦， 丁庆军石灰石混合材 建筑材料学报， 1 9 9 8 ， 1 ( 1 ) ： 4 9 5 3 7 侯宪钦 ， 高培伟 ， 方 闯烈 ， 等 石灰石作水 泥混合材的研究 J 1 山东建 材 ， 1 9 9 8 ( 1 ) ： 1 6 2 0 8 胡曙光， 李悦， 陈卫军， 等 石灰石混合材掺量对水泥性能的影响I J J 水泥 工程 ， 1 9 9 6 ( 2 1 ) ： 2 2 2 4 9 章春梅 硅酸钙微集料对硅酸三钙水化的影响 J 】 硅酸盐学报， 1 9 8 8 。 1 6 ( 2 ) ： 1 1 0 1 1 6 作者简介 单位地址 联系电话 颜世涛( 1 9 7 8 一 ) ， 男 ， 工程师 ， 主要从 事混凝 土及外加剂和 预拌砂浆的研究和应用。 山东济南高新区凤 I 略 山东华森混凝土有限公司( 2 5 0 1 0 1 ) 0 5 31 8 8 81 5 0 8 8 难度， 大大增加现场二次加水的可能性， 很难保证顺利浇筑和 结构实体 的强度 ， 造成工程质量的隐患 。 现 对含泥量超过 5 的 3 砂的配合 比进行调整 ， 增加用水 量降低混凝土黏度， 并同时降低砂率， 使其满足可施工性， 进行 强度的验证 。 结果 见表 6 。 表 6 3 砂子调 整配合 比 表 7各配合比试验结果 由表 7 试验结果看出 ： ( 1 ) 1 配合比可用于生产 C 3 0 昆 凝土， 2 配合比可用于生产 C 4 0 混凝土， 3 配合比可用于生产 C 4 5 混凝土， 然而 C 5 0 混凝土 强度仍无法得到保证。 ( 2 ) 在使用 3 砂进行生产时， 较低强度等级? 昆凝土的经过 调整可以满足使用要求， 但性能下降较为明显 ， 尤其是 1 h静态 损失较大， 使聚羧酸减水剂的坍落度损失小的优势完全丧失。 给生产供应和控制也提 出了较高要求 。 3 经济指标分析 按 当期原材料价格 ， 水泥 3 6 0元 t ， 砂 5 0 元 t ， 石子 4 2 元 t ， 外加剂 2 8 5 0 元 t 进行测算， 由于 1 砂在实际生产中实际较为难 得， 因此与 2 砂配合比进行成本比较。 使用含泥量高的3 砂 C 3 0 和 C 4 0成本均增加约 1 6 元。 在市场利润较低的情况下， 此成本增 加量较为可观。 而在市场上 ， 如增加 5 l 0元采购价格购买质量较 好 的砂应该是可行的措施 。 同时， 还可保证混凝土的质量优 良。 l1 2 4结 论 ( 1 ) 砂含泥量增加对应用聚羧酸高性能减水剂生产的混凝 土的新拌性能和强度的影响很大。因此， 搅拌站应重视砂的质 量状况 ， 采购质量较好 的砂用于混凝土 的生产。 ( 2 ) 搅拌站 生产 C 5 0及 以上 混凝土时 ， 必要 时可单 独采购 含泥量低 的优质砂 以满 足混凝 土质量要求 。 如砂含泥量超标 ， 则必须停产 。 ( 3 ) 使用含泥量高 的砂生产混凝土 ， 生产成本增加较大 ， 经 济效益很差 。如条件允许 ， 不如通过适 当提高砂 的采购价格 ， 采 购质量较好砂子， 既能保证质量， 经济上也较为合理。 ( 4 ) 本试验仅验证了砂含泥量对混凝土和易性和2 8 d强度的 影响， 目的主要是为指导生产 中原材料和混凝土的质量控制。 砂 中 含泥量对混凝土长期性能和耐久l生 能 的影响还需做进一步研究。 参考文献 ： 1 杜毅 机制山砂的泥含量对混凝土性质的影响 J J _贵州工业大学学 报 ， 2 0 0 8 ( 5 ) 2 张瑞芳 含泥量对混凝土强度的影响f J 】 建材技术与应用， 2 0 0 7 ( 8 ) 3 李厂华聚羧酸系外加剂在预拌混凝土中的应用叨 混凝土， 2 0 0 6 ( 4 ) 作者简介 单位地址 联 系电话 孔凡敏( 1 9 7 6 一 ) ， 女， 高级工程师。 北京市骐阳区壬四营乡双合村甲 1 号 北京建工一建混凝 土公司( 1 0 0 0 2 4 ) 0l 0 - 8 7 3 9 0 4 9 8