贝壳含量对海砂中混凝土强度的影响

贝壳含量对海砂中混凝土强度的影响

长期以来，大河一直是建筑砂的主要来源。随着中国基础设施的不断扩大，对建筑材料和填料的需求日益增加。目前，每年建设砂量约26万吨，但沙量的供应受资源和环境条件的限制，远远超过了中国项目建筑砂的需求。因此，砂成为建筑材料的一部分。海砂颗粒级配多为中砂,具有颗粒坚硬、级配良好、含泥量少的特点,但存在含盐量和贝壳含量较高的问题。目前工程建筑行业尚未对海砂中的贝壳含量进行强制规定,但是施工过程中发现,贝壳一般不会与水泥发生化学反应,但还是会对混凝土的性能产生不利影响。1砂测试1.1海砂含泥量的测定根据GB14684—2011《建筑用砂》试验规范要求进行试验,并结合海砂贝壳含量实际情况配置盐酸用量,由于海砂主要成分SiO2不与配制的盐酸产生化学反应,能与氢氟酸产生化学反应,方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。贝壳的主要化学成分为CaCO3,因此方程式为:CaCO3+HCl=CaCl2+HCO3,HCO3=H2O+CO2,CaCO3+HCl=CaCl2+H2O+CO2。具体实验方法如下:a)取2400g海砂用温度为(105±5)℃干燥烘箱进行烘干至恒温,冷却至室温后,过筛公称直径5.00mm的方孔筛,称500g试样2份,先用含泥量试样方法测出砂的含泥量,再放入烧杯中。b)在盛有试样的烧杯中加入盐酸900mL,不断用玻璃棒进行搅拌,使试样中的贝壳与盐酸反应完全,待溶液中不再有气泡产生后,再加入少量上述盐酸溶液,若再无气体生成则表明反应已完全,然后进行5次清洗,防止清洗过程中砂粒的丢失,最后放置度为(105±5)℃干燥烘箱中,取出冷却至室温,称取质量。c)用规范计算公式进行计算:式中Qg———砂中贝壳含量,%;Qa———含泥量,%,精确到0.1%;m1———试样总重,g;m2———试样除去贝壳后的质量,g。计算以2次实验结果的算术平均值作为测定值,精确到0.1%。2次试验结果之差不超过0.5%为最终结果。根据本次试验结果Qg=[(500-380.6)/500]×100-0.08=23.8%≥8.0%。试样检测结果如表1。1.2混凝土流动性的影响因素贝壳含量不同的海砂,其物理性能也有所不同,如表2所示。随着贝壳含量的增加,混凝土的流动性逐渐减少。选用强度42.5R的普通硅酸盐水泥,贝壳含量4.15%海砂配制混凝土,水灰比为1∶0.5时,出现泌水现象,当水灰比为1∶0.44时,抗压及抗折强度明显降低,如表3所示。2混凝土施工性能a)材料的化学组成对材料与材料之间结合影响较大,在相同情况下,材料中二氧化硅含量高,亲水性强,保水性弱,海砂中的贝壳含量增加,引起混凝土中有效砂率减少,使混凝土的保水性变差,严重时出现泌水现象。b)贝壳属于有害物质中的轻物质范畴,虽然是惰性材料,一般不与水泥发生化学反应,但其呈薄片状,表面光滑,强度很低,较易沿节理错裂,颗粒的回旋阻力很大,使混凝土抗压、抗拉、抗折强度及抗冻性、抗磨性等耐火性能均有所下降。c)混凝土的抗压强度主要取决于粗骨料强度、水泥石的强度及水泥石与粗骨料之间的界面强度。采用相同的粗骨料,保持相同流动度,由于贝壳的影响,导致混凝土中必须增加水泥和水的用量。增加水会引起水泥石密度减少,强度降低,过多的水还会在混凝土硬化过程中集结在粗骨料下,影响水泥石和粗骨料胶结,使混凝土强度降低,同时,增加了混凝土的用水量,从而加大混凝土的收缩,降低其抗冻及抗渗性。d)在贝壳含量较低时,贝壳砂混凝土的流动性比河砂混凝土的流动性好,但随着贝壳含量增加,混凝土的流动性逐渐不如河砂混凝土。配制不同贝壳含量的淡化海砂配制成混凝土,测试其拌合物性能,以分析贝壳含量对混凝土拌合物性能和抗压强度的影响,结果表明,少量的贝壳含量对于混凝土拌合物性能及抗压强度是有利的,但当贝壳含量超过8%之后,其性能急剧下降。2003年发布的《宁波市建筑工程使用海砂管理规定》混凝土强度大于C60,净化贝壳含量小于(4.0%~8.0%),强度等级为C30~C60,净化海砂的贝壳含量小于(4.0%~8.0%),强度等级小于C30,净化海砂贝壳含量小于(8.0%~10.0%)。根据JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量计检验方法标准》明确要求了使用配置混凝土的海砂贝壳含量要求,如表4所示。3凝土中矿物掺合料a)海砂混凝土宜采用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅粉等矿物质掺合料,且粉煤灰不宜低于2级,粒化高炉矿渣粉不宜低于S95。同时应符合规范要求GB/T1956—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、GB/T18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》和DB/T29—2005《混凝土用矿物掺合料应用技术规范》。b)海砂在使用前设法除盐,可以用长期堆积、雨淋或水力冲洗等方法,使海砂含盐量控制在允许范围内,采用堆砂冲洗的方法注意不同部位的不同效果,而且用水应充足。当海砂贝壳含量较高的时候,应采用4.75mm筛筛除粒径大于4.75mm以上颗粒,保证混凝土的性能。尤其注意贝壳类海砂不能用于高压蒸养的混凝土预制构件的生产。c)通过混凝土试验表明水灰比及贝克含量相同情况下,用海砂代替河砂进行配合比试验,