含泥量对混凝土强度的影响

PAGEPAGE6第页西北地区湿陷性黄土对混凝土强度的影响摘要本文以西北地区黄土高原上具有代表性的Ⅱ级自重湿陷性尘积型黄土为例，分析了骨料中含泥量对混凝土强度的影响程度，对水泥混凝土配合比的设计、施工和质量控制具有一定的指导作用。关键词湿陷性黄土含泥量抗压强度影响程度在混凝土施工中，我们经常会遇到骨料含泥量超标的问题，尤其是在北方缺水少雨地区，这个问题就显得更加突出。由于泥土将影响混凝土中水泥与骨料间的胶结能力，因此骨料中含泥量的控制是骨料检测的重点之一。事实上骨料中的含泥量是难以完全排除的，因而有关混凝土施工的标准或规范就对骨料中含泥量作了规定，如GB/T14684-2001《建筑用砂》，GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》标准，对骨料中的含泥量、泥块含量、石粉含量都有十分明确的规定。虽然如此，骨料中泥土对混凝土强度的影响到底如何，很多资料并没有明确的论述，大多是定性地说明了其影响程度。本文针对这种情况，就西北地区的湿陷性黄土对混凝土强度的影响程度做了试验，现将试验结果简述于后，供各位同仁参考。考虑到影响因素很多的原因，本试验采取了两种略有差异的试验方法，即混凝土试件试验方法和胶砂试件试验方法，但基本操作是一致的，试验结果也趋于一致，有很好的吻合性。1含泥量对混凝土试件强度的影响1.1原材料1.1.1水泥：甘肃古浪峡P.O32.5，经检验符合GB175-1999标准。1.1.2砂石：产于甘肃古浪县干河河床，使用前已经饮用水充分冲洗，过筛，自然晾干。其中，砂最大粒径为4.75mm，卵石最大粒径为16mm，按GB/T14684-2001，GB/T14685-2001检验，含泥量为0，调整至连续级配，密度、针片状、压碎值检测合格。1.1.3泥：取自地表下3m处，结构疏松，土质均匀。经分析表明，粒径小于0.25mm量占80%以上，液限21.2～27.4%,液性指数0.4～0.7，属软塑-硬塑状态，eq\o\ac(○,Ⅱ)级普通土；σ0=120kPa，具Ⅱ级自重湿陷性；天然含水量8～12%，天然密度1.60～1.71g/cm3，干密度为1.45～1.58g/cm3，饱和度为31.7～32.5%，天然孔隙比为0.697～0.848。经烘干后人工研细，细度小于11%（按GB1345-1991-6.1）。1.1.4水：地下水，经武威市卫生局检验满足饮用水标准。1.2试验方法1.2.1泥质量的确定由于本试验需要考察的是含泥量对混凝土强度的影响，在实际施工中，泥一般是由骨料带入的，因此试验时就用泥质量取代等质量的骨料质量。另外，为便于试验，根据泥的颗粒特点，用泥质量取代等质量的砂质量。1.2.2基准配合比的确定整个试验的水泥、粗骨料（卵石）和用水量保持不变，砂、泥总质量保持不变。当泥质量为0时，选定的基准配合比为C:S:G:W=1:2.5:3.75:0.7。1.2.3计量器具水泥、砂、石及泥土均用TGT-100Kg/50g台称计量，水用1000mL量筒计量。1.2.4拌和试验及工作条件每次拌和总量为7.95Kg，其中水泥1Kg，卵石3.75Kg，水0.7Kg，砂、泥用量见表1。由于量较少，在1mm厚的EVA塑胶防水板上人工充分拌和。环境控制温度18℃，相对湿度53～56%RH。1.2.5制样、养护与破坏荷载的提供每次制作1组3个100mm×100mm×100mm试件，机械振实，标准养护，YE-2000D型双表式液压压力机提供破坏荷载。1.3试验数据及结果见表1。表1含泥量对混凝土强度的影响试件编号123456789101112砂率(%)403938373635333025201510含泥量(%)01234571015202530抗压强度(MPPa)18.217.718.018.017.517.716.416.915.410.98.46.9抗压强度比10.970.990.990.960.970.900.930.850.600.460.38注：此处的“抗压强度比”是指以含泥量为0的抗压强度值为基准，其它结果得到的抗压强度值与之相比得到的数值，下同。1.4说明本试验在三天内分两次完成。结果按GB/T50081-2002计算，从含泥量对混凝土试件强度的影响关系来看，它们的变化关系总趋势显著，但其中的不稳定性也很明显，这是因为影响混凝土试件抗压强度的因素很复杂，除含泥量外，如水泥用量、用水量、砂率以及骨料级配、压碎值、振捣情况、拌和环境、取样时机、气候条件、养护条件等等，且随着用水量的提高，黄土的吸湿作用加强，致使混凝土坍落度急剧变化，这也是混凝土强度发生起伏的重要原因。2含泥量对胶砂试件强度的影响为尽可能减少外因的干扰，更准确地分析含泥量的影响，紧接着我们又进行了含泥量对胶砂试件强度的影响试验，具体方案如下。2.1原材料2.1.1水泥：甘肃寿鹿山P.O32.5R，经检验符合GB175-1999标准要求。2.1.2骨料：采用厦门“中国ISO标准砂”。2.1.3泥：同1.1.3。2.1.4水：同1.1.4。2.2试验方法2.2.1泥质量的确定同1.2.1类似，用泥质量取代等质量的标准砂质量。2.2.2基准配合比的确定与水泥胶砂试验类似，水泥450g，水300mL，胶砂与泥土总质量为1350g。2.2.3计量器具水泥用HC-TP11-50-5000g/1g架盘天平计量，泥土和递减胶砂用DT/LPA-200g/0.1g电子天平计量，水用500mL量筒计量。上述计量器具均经检定。2.2.4拌和试验及工作条件每次拌和总量为2.1Kg，其中水泥450±1g，胶砂和泥的总质量为1350±5g(其中泥质量准确到0.1g)，水300±1mL。胶砂在称量前经充分拌匀，水泥胶砂搅拌机（程控）拌和。环境控制温度17～19℃，相对湿度53～59%RH。2.2.5制样、养护与破坏荷载的提供完全同水泥胶砂试验方法制作与养护试件，WE-600B型万能材料试验机提供破坏荷载。2.3试验数据及结果见表2。表2含泥量对胶砂试件强度的影响试件编号123456789泥质量(g))013.527.040.554.067.581.094.5108.0含泥量(%)012345678抗压强度(MPPa)13.813.413.913.113.313.513.112.612.1抗压强度比10.971.010.950.960.980.950.910.88试件编号101112131415161718泥质量(g))121.5135.0148.5162.0175.5189.0202.5270.0337.5含泥量(%)91011121314152025抗压强度(MPPa)11.811.011.310.110.09.19.27.65.7抗压强度比0.860.800.820.730.720.660.670.550.412.4说明本试验在一周内共做了3×2批次36组试件，即每组试验均进行了重复性试验，每组试件的抗压强度值亦按GB/T17671-1999要求计算。28d强度结果显示，数据稳定性良好，对应的偏差值在±0.02～0.44MPa之间，离差系数在±0.01～0.03%之间，表中数值为两次结果的算术平均值。3数据分析与试验结论从两个系列试验的结果可以看出，对于西北地区具有代表性的Ⅱ级自重湿陷性尘积型黄土而言，在其它影响因素稳定且充分拌匀的情况下，当含泥量在5%及以下时，骨料中含泥量对混凝土或胶砂试件强度的影响并不显著；经实际验证表明，含泥量在9%及以下时，按标准差σ=3配制的C30及以下混凝土仍能满足其设计强度要求。当然，在这里我们试验的目的不是在于要放松骨料中含泥量的标准，但对于水资源非常紧张的西北地区而言，骨料中含泥量要达到现行国家标准或建设、铁路等行业标准，实属不易。如果试验人员在进行混凝土配合比设计时，能够充分考虑到含泥量的影响，则在骨料中含泥量超标的情况下，使最终成型混凝土既能满足设计强度要求