砂中含泥量对混凝土性能的影响研究.pdf

文章 编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 3 3 0 3 生态建材 砂中含泥量对混凝土性能的影响研究 E f f e c t o f Mn d C o n t e n t i n S a n d o n C o n c r e t e P e r f o r ma n c e 李雯霞 酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 7 3 5 0 0 0 摘要 ： 采 用不 同含 泥 量的砂 配 制C3 5 和c5 0 混凝 土 ，通过 测 定不 同含 泥 量混 凝土 的坍 落度 、收 缩率 、不 同龄期 的 强度 、抗冻性 的对比 ，得 出砂子含 泥量的大 小对 混凝土工作性 能、强度 、收 缩率和抗 冻性 能均有不 同程 度影 响。相 同情况下，砂 中含泥量超-E L 3 时对低标号的混凝土影响更显著，而对高标号影响相对较 小。因此， 中高强度混凝土中砂的含泥量可适量超标。 关键词 ：砂 中含泥量 ；工作性能；收缩率；强度 ；抗冻性 中 图分 类 号 ：T U5 2 8 0 41 文 献标 志 码 ：A 0 前 言 根据 J G J 5 22 0 0 6 普通混凝土用砂、石质量及检 测方法标准规定，砂的含泥量是指砂中 ( 天然砂 ) 测定 细集料粒径 0 0 7 5 m m的尘屑、淤泥和黏土的含量。一 般认为随着含泥量的增加，对混凝土的工作性能、强度、 耐久性等会有明显不利影响，所以我国在标准中规定 C 3 5 C 5 0混凝土砂含泥量应3 O 。但随着我国洁净河砂 资源的不断匮乏，在工程中经常遇到含泥量较大的砂， 如果对这些砂全部进行淘洗会增加成本，经济上不合理， 而且在实际工程中也发现有时含泥量略有超标并没有对 混凝土的性能带来不利影响。国外也有研究指出 U - 2 ， 如 果黏土在砂中分布较均匀，可以填充颗粒之间的空隙而 增加混凝土的强度，不存在有害的影响。更有研究 【 3 认 为黏土中的部分可以与水泥的水化产物产生二次反应， 生成一些新的胶凝产物。本文采用 C 3 5和 C 5 0泵送混凝 土为基准，对不同含泥量砂对混凝土工作性能、收缩率、 强度和抗冻性的影响进行了探讨。 ( 2 ) 高效减水剂：采用聚羧酸高效减水剂，固含量 为2 0 。 ( 3 ) 河砂：细度模数为 2 6 8的中砂，含泥量在原始 基础上人工调节。 ( 4 ) 石 ：碎石，粒径 52 0 m m。 表 1 水泥物理性能 通过改变河砂的含泥量来配制混凝土，使得混凝土 配比不变，观察其坍落度保留值变化及其对混凝土性能 的影响。采用的河砂，经人工水洗烘干后添加泥土 f 黏土 质黄土，质量稳定，质地均匀，过 O 0 7 5 m m筛 ) 配成含 泥量为 1 0 、 3 0 、 5 0 的河砂来进行试验， 配比见表 2 。 表 2 混凝土配合比 序号 强度 等级 水灰 比 砂率 水泥他 水 g砂 l( g碎石 l 嘻粉煤灰 g A C3 5 O 4 5 40 2 2 3 0 1 7 5 6 9 0 1 O 25 1 O O B C5 0 0 3 5 3 8 】 3 4 0 】 7 5 6 4 5 】0 5 O 2 O O l 试验材料及方法 2 试验结果分析 水泥：采用嘉峪关水泥厂生产的 P O 4 2 5级水泥， 其物理性能见表1 。 2 1 砂中含泥量对新拌混凝土工作性能的影响 ( 1 ) 粉煤灰： 采用 I I 级粉煤灰 ( 以下简称 F A ) ，细 对于新拌混凝土而言，其工作性能的好坏直接影响 度 1 8 4 ，烧失量 6 0 。 着建筑的施工过程和结构的强度耐久性等重要指标 ，而 3 2 0 1 5 粉 煤 灰 3 3 砂子是混凝土的重要组成材料，它的特性对新拌混凝土 的工作性能也有着较重要的影响力。本试验根据表 2中 的配合比，通过人工在砂中加入不同量泥土并加入高效 减水剂拌制出混凝土，测试不同含泥量对同一标号和含 泥量相同不同标号混凝土的坍落度的影响，试验结果见 表 3 。从表 3中可以看出含泥量对用聚羧酸配制的混凝土 工作性影响非常明显，特别是对坍落度经时变化，坍落 度损失很快。含泥量到 3 以上时坍落度损失尤为明显。 表 3 混凝土不同含泥量的坍落度经时损失 2 2 砂中含泥量对混凝土收缩率的影响 收缩是混凝土材料的固有特性，指混凝土在不受力 的情况下，因变形而产生的体积减小。由于混凝土内部 存在大量微细裂纹，随着混凝土材料的收缩，在一定条 件下这些微细裂纹会发展扩大形成肉眼可见的宏观裂缝， 从而使结构发生破坏。 试验通过对砂子中添加不同质量的泥土，研究砂中 含泥量对混凝土收缩性能的影响。试验通过测定 C 3 5和 C 5 0两种不同强度混凝土在不同含泥量下，不同龄期混凝 土干缩性能的变化，数据见表 4 。根据表 4可以看出同一 强度，同一龄期的混凝土随着含泥量的增加，混凝土的 收缩率加大 ， 说明含泥量对混凝土收缩影响较大，随含泥 量的增加混凝土的收缩加大；同时表 4可看出含泥量相 同的不同强度的混凝土，各个龄期混凝土收缩率随混凝 土标号增大而收缩率降低。C 3 5混凝土的早期收缩率较 C 5 0 混凝土要大，说明标号低的混凝土收缩率受含泥量的 表 4 砂子的含泥量对混凝土收缩率 ( 1 0 。 )的影响 影响要比标号高的混凝土大，主要原因是由于高标号混 凝土的水泥用量较大，水泥本身水化收缩成为主要因素， 含泥量的影响只是影响因素之一。 2 3 砂中含泥量对混凝土强度影响 3 4 COAL ASH 3 2 01 5 在混凝土设计和质量控制过程中，强度被认定为是 一 个不可忽视的性质，而且许多混凝土的其他性质，包 括水密性，抗渗性等，都与强度有极大关联。混凝土强 度的影响因素众多，其中一项即为集料中砂的含泥量的 影响。 表 5 不同等级混凝土的各龄期强度 含泥量 强度 等级 抗压强度MP a 3 d 31 4 2 8 8 2 4 5 3 5 6 3 4 8 3 3 9 C3 5 C5 O 42 5 37 3 35 1 5 1 3 45 7 40 8 试验通过在配制基本相 同的情况下 ，改变砂 中泥的 含量，来研究砂中含泥量对混凝土强度的影响。试验结 果见表 5 。从表 5中可以看出，同强度混凝土抗压强度无 论是 3 d 、7 d还是 2 8 d龄期的强度都随砂中含泥量的增 加明显地降低。主要是因为配制基本不变的条件下，随 砂石含泥量的增加，要达到混凝土泵送的要求，就要增 加混凝土的用水量，从而增大了混凝土的水胶比。还可 计算出 2 8 d龄期中，C 3 5混凝土平均强度比其含泥 1 时高 9 2 ，比含泥量 5 时低 9 1 ；C 5 0混凝土平均强 度比其含泥 l 时高 5 2 ，比含泥 5 低时 5 1 。这是 由于高标号混凝土的水泥用量较大，砂中含泥量对混凝 土强度的影响相对 比低标号混凝土的强度影响要小 。 2 4 砂中含泥量对混凝土抗冻性能的影响 混凝土抗冻性是指混凝土在水饱和状态下经受多次 冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。冻融 破坏的过程从表面剥落开始，破坏由外部逐渐向内部发 展，每一次循环后都会使水分移向可冻结的区域。这些 区域包含细小裂缝，结冰使得裂缝在膨胀压力下继续扩 大，导致最终破坏。 表 6 砂子含泥量对C 3 5 、C 5 0 抗冻性影响 混凝土抗冻性通过混凝土试件的相对动弹性模量值 和重量损失进行表示。试验通过改变砂中泥的含量，测 试砂中含泥量对混凝土抗冻性能的影响。试件经过 2 5 0 次冻融循环均未发生破坏，不同含泥量混凝土抗冻性试 验结果见表 6 。由表 6 可知，无论是 12 3 5 混凝土还是 C 5 0 混凝土，随含泥量的增加，混凝土抗冻性能变差。C 3 5混 凝土中砂子含泥量从 1 增加到 3 ，弹性模量平均降低 了 3 5 4 ；含泥量从 3 增加到 5 的情况下，弹性模量 平均升高 5 2 。C 5 0混凝土中砂子含泥量从 1 增加到 3 和 5 ，混凝土弹性模量增加了 1 3 和 3 8 。C 3 5 混凝土抗冻性能变化率要比 C 5 0混凝土抗冻性能变化率 大，砂中泥含量的增加对低标号混凝土抗冻性的影响要 大于高标号混凝土。 ( 上接第3 2 页) 数的增加将会加剧耐火砖的蚀损。另外，砖之间存在砖 缝，不但为高温熔渣提供了通道，而且这种炉渣侵蚀本 身也在使砖缝不断加大，都使炉渣与耐火砖侧面接触的 表面增大，并使耐火砖在每一次由于热引起的收缩膨胀 循环过程中，使向火面砖侧面遭受过度应力。炉渣与砖 缝中的侵蚀不仅沿着径向，而且还沿着向火面砖的圆周 方向对炉砖产生侵蚀作用。特别是在向火面砖侧面存在 周向裂纹时，就会更快地发生周向侵蚀，使向火面砖表 面发生块状剥落。 3 结 论 从上述试验分析中可看出，砂子含泥量的大小对混 凝土工作性能、强度、收缩率和抗冻性能均有不同程度 影响。相同情况下，砂中含泥量超过 3 对低标号的混凝 土影响更显著，而对高标号影响相对较小，主要原因是 高标号混凝土水泥用量大，含泥量适当超过标准，对混 凝土影响不是很大。因此， 砂中含泥的具体限值的确定 应当根据混凝土的工作性能要求、工程环境、设计强度 要求等综合考虑，以确定一个合理的范围。 收稿 日期： 2 0 1 5年 1月 2 9日 3 4 气化炉泄压5 1 气化炉的正常操作压力为 6 5 M P a ，操作温度在 1 3 0 0 左右，炉内合成气在高温高压下极易渗入耐火砖组 织之中。在正常的泄压情况下，由于泄压速度慢，不会 造成砖的开裂和疏松 ； 但当气化炉快速泄压时，渗入砖内 的气体来不及随着炉内压力快速下降而渗出时，就会造 成炉砖组织的开裂和疏松，使炉砖的抗蚀损能力降低， 耐火砖内部组织越疏松情况下，在工作时渗入的气体就 会越多；气化炉快速泄压时，对炉砖组织的损伤就越大。 因此，严格控制气化炉泄压速度非常重要。 3 5 向火面砖的砌筑质量 向火面砖的砌筑质量直接关系到向火面砖的运行情 况。砌筑时灰缝应1 2 m m，砖缝大会加速向火面砖的 损坏，另外若向火面砖预留的膨胀空间不足时，炉内升 温时砖之间由于阻力不同而发生相对位移，并可能导致 脱落。1号炉渣口砖由于砌筑质量不合格在运行 1 3 0 1 h 后发生脱落现象。 4 结 论 通过包头公司气化装置向火面砖的实际使用情况和 向火面砖损坏原因的分析，要提高向火面砖使用寿命应 采取如下措施 。 ( 1 )由于开停车时对向火面砖的损伤严重，要控制 气化炉开停车次数。 ( 2 ) 严格控制氧煤比、控制气化炉操作温度、控制 好中心氧比例，避免气化炉超温、超负荷运行。 ( 3 ) 控制气化炉升温和泄压速率，以减小对向火面 砖的热震和压力冲击。 ( 4) 采用灰熔点低、灰分含量低、S i O ， 和 C a O含量 相对较低的煤作为气化用煤。 ( 5 ) 严格把握气化炉炉砖的砌筑质量，严格按照炉 砖砌筑要求进行炉砖的砌筑。 参考文献 1 冯长志， 唐煜等 神华包头煤制烯烃项目G E 水煤浆气化装置试车总 结 J 】 辽宁化工， 2 0 1 1 ， 4 0 ( 4 ) ：4 9 - 5 1 2 】李正强 德士古水煤浆气化炉耐火砖 的蚀损 J 】 _ 静止设备与防腐蚀， 2 0 0 3 ( 4 ) ： 1 l - 1 2 3 王旭宾 德士古煤气化炉耐火砖问题探讨【 J 】 煤气与热力， 1 9 9 8 ， l 8 ( 6 ) ： 9 - 1 2 4 刘怀祥 德士古煤气化技术改造的思路及存在的问题探讨【 J 】 内蒙古 石油化工，2 0 l l ( 1 8 ) ： l l 1 1 1 3 5 罗庆洪 德士古气化炉耐火砖寿命损耗模式分析 J 西部煤化工， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 1 9 2 1 作者简介：肖光辉， ( 1 9 8 8 一) ， 男，2 0 1 2 年毕业于石河子大学化学工程与工艺 专业， 大学本科， 毕业后工作于神华包头煤化工有限公司， 现工作于神华新 疆煤化工分公司， 助理工程师。通信地址： 乌鲁木齐市米东区神华新疆煤 化工分公司。 收稿 日期： 2 0 1 5 年 1月 2 9日 3 2 0 1 5 粉煤灰 3 5