人工砂含泥量对泵送剂及混凝土性能的影响研究.docx

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1、人工砂含泥量对泵送剂及混凝土性能的影响研究目录?引言1?试验部分22.1.原材料水泥22.2.主要仪器设备22.3.试验方法参2?结果及讨论33.1.人工砂MB值与含泥量的定量关系33.2.人工砂MB值对聚较酸泵送剂及混凝土工作性能的影响43.3. 粘土的胶材折算当量53.4. 人工砂中不同抗泥剂抗泥效果5?结论7引言成都平原地区拥有较丰富的砂夹卵石资源，商混站生产混凝土时人工砂的含泥量波动较大，造成泵送剂用量剧增，混凝土新拌性能下降，以及混凝土强度降低、开裂风险增大等。目前实验室普遍采用淘洗、烘干的方法来检测人工砂的含泥量，耗时较长，不利于混凝土生产时的在线控制。亚甲蓝法是基于各种细粉料对亚

2、甲基蓝的吸附程度不同，来判断机制砂中的细颗粒是泥粉还是石粉。本文通过亚甲基蓝测试方法，快速测定本地区人工砂的MB值与含泥量的定量关系，以及不同含泥量人工砂与泵送剂掺量的关联性影响。通过试配验证，计算出粘土与胶材的吸附性能折算系数，提出粘土相当于混凝土中胶材折算当量的概念，便于搅拌站技术人员快速判断人工砂的MB值与聚竣酸泵送剂掺量的定量关系。根据JGJ522006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v0075mm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c35c50混

3、凝土砂含泥量应W3.0%。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，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C35和C50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。抗泥剂加入到混凝土拌合物中，能快速被粘土矿物吸附，从而降低聚拔酸泵送剂损耗，改善混凝土拌合

4、物性能。本文通过研究焦亚硫酸钠和自制有机类抗泥剂在不同含泥量人工砂中的抗泥性能，为商混站技术人员解决高含泥人工砂导致聚叛酸泵送剂适应性差的问题，以期提供借鉴和参考。试验部分2.1.原材料水泥四川峨胜水泥股份有限公司的P-042.5R水泥，其28d抗压强度fce=51.4MPa,45Um方孔筛筛余为18%。粉煤灰：成都搏磊粉煤灰综合开发有限公司的I级粉煤灰，其细度8%；烧失量3.0%,需水量比85%。矿粉：四川中林广升环保建材有限公司的S95级矿粉，其7d、28d活性指数分别为78%、98%0砂：成都大丰产连砂石混合砂，II区中砂，细度模数2.6,含粉量7%。石子：四川省眉山产，II类碎石，53

5、1.5mm,含泥量0.5%,压碎指标10%。粘土：成都大丰连砂石产地附近的粘土，晒干并敲碎后筛除粒径大于75Rm的颗粒，放在烘箱中于(1055)C烘干至恒重，冷却至室温备用。标准砂：厦门艾思欧标准砂有限公司，符合GBT176711999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)的中国ISo标准砂。水：自来水。2.2.主要仪器设备WAY-2000型压力试验机；SYD-60型强制式搅拌机；In?振动台；坍落度桶；1000g.60kg电子天平；JJ-IA亚甲蓝搅拌机；Im长钢尺。2. 3.试验方法参照JGJ522006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准中检测机制砂MB值的方法检测人工混合砂的MB值；参照GB

6、/T50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法，按照C30商品混凝土配比，检测不同含泥量人工砂的工作性能，混凝土配合比为m(C)：m(KF)：m(F)：m(S)：m(G)=210：75：55：890：1050,用水量和外加剂掺量根据坍落度要求和试验目的具体确定。?.结果及讨论2.1. 人工砂MB值与含泥量的定量关系分别在标准砂及人工混合砂中掺入0%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%含量的泥粉，对其MB值进行测试，结果如图1、图2所示。方MItH久第MI11AM2ktIH1tXMttMGHMir由图1可知，MB值随着标准砂含泥量的增加而增加，且呈现出线

7、性关系。分析原因，亚甲基蓝分子在水溶液中的分子构型为刚性棒状结构，阻止了泥土对其的插层吸附，因此泥土颗粒对亚甲蓝的吸附关系符合1angmuir-Freund1ich等温吸附方程式，其吸附行为属于静电吸附的单层或双层模式，即亚甲基蓝分子的吸附量与人工砂中含泥量正相关。由图2可知，大丰砂中掺入的含泥量与MB值也呈线性关系。通过对图1关系拟合曲线可得，标准砂的MB值=0.67+0.26Wt(泥)X100；通过对图2关系拟合曲线可得，人工砂MB值=0.73+0.25Wt(泥)X100,其中，Wt(泥)为掺入泥土占砂和泥土的质量百分比。人工砂MB值式中截距为0.73,比标准砂的0.67略高，这是由大丰砂

8、自身含部分粘土所致，人工砂MB值式中斜率为0.25,与标准砂的测试数据0.26基本一致，这是由成都地区粘土矿物组成所决定的。据文献研究表明，成都地区粘土的矿物组成主要为伊利士(水云母)，次为蒙脱土，另有少量高岭土、绿泥石和石英。成都地区粘土对亚甲基蓝的吸附力水平为中等值，即人工砂中每增加1%的含泥量，贝IJMB值增力口0.250.26。图2的测试数据波动是因为不同试验批次大丰砂初始含泥量存在一定的细微差异所致。3. 2.人工砂MB值对聚粉酸泵送剂及混凝土工作性能的影响测试不同含泥量人工砂时泵送剂掺量对混凝土工作性能的影响。具体配比及试验结果见表1,趋势图如图3所示。IA.MBHH*mdf11I

9、IM*aIrntM*41*302SCNISZZQM*BH*7IOI2OOO2MoWttM5230000ZSQMSOVK.X1KIt94JMSt16230AmzxwnIUM.*&岁，74(e115WX1IUtx,1.6MBm图3人r砂MBfA对聚陵电取送剂挎员的影长二6429,822221.%;茶由图3可知：(1)随着人工砂MB值的增加，混凝土拌合物稠度增加，流速变慢；(2)相同坍落度时，聚较酸泵送剂掺量随MB值增加而明显增加，不是线性关系，而是呈二次方抛物线关系；(3)当MB值小于1.0时，即人工砂含泥量小于2%时，含泥量对聚竣酸减水剂的掺量无明显影响；当MB值超过1.0时，即人工砂含泥量大于

10、2%时，随着含泥量的增加将导致聚竣酸泵送剂掺量的急剧增加；(4)经数学拟合后可知，外加剂掺量与MB值的关系式为外加剂掺量=1.88-0.94MB+0.55MB2;正常情况下的混凝土聚竣酸泵送剂掺量为1.5%,当人工砂MB值为2.2时，聚较酸泵送剂的拟合计算掺量为2.47%,这对聚竣酸泵送剂的适应性造成了极大影响，这是因为粘土经水化膨胀后，除对聚较酸泵送剂分子主链呈现单层或双层吸附外，还对聚按酸泵送剂分子的梳状支链结构具有更强的插层吸附能力，且这种插层吸附为多层结构，因此粘土对聚竣酸分子的吸附远大于对亚甲基蓝分子的吸附。3.3.粘土的胶材折算当量图3中的拟合曲线过于复杂，不利于混凝土生产企业技术

11、人员的快速计算,因此可将人工砂中的粘土含量按照一定的系数折算成胶材，这样在预估聚较酸泵送剂的掺量时具有一定的便捷应用优势。简化图3的拟合曲线，得出其折算公式如下：粘土折算胶材量=含泥量X(0.1X含泥量1)以MB值为2.8的人工砂为例，在使用该砂前，商混站生产混凝土的聚竣酸泵送剂掺量为1.6%,根据MB值与含泥量的定量关系可知，人工砂的含泥量大致为7.8%,则每立方米混凝土含泥量为70kg,可折算胶材量为70X(0.1X70-1)=420kg,加上原来的34Okg胶材,则总胶材可视为760kg,相比于原来的34Okg胶材，增加了1.23倍，因此聚竣酸泵送剂掺量也由1.6%,变为1.6%+1.6

12、%X1.23=3.56%,与拟合曲线的3.56%稳合，也与现场试配的3.3%3.6%的掺量稳合。3.4.人工砂中不同抗泥剂抗泥效果表2、表3为在高含泥量人工砂中焦亚硫酸钠和自制有机类抗泥剂的不同掺量及对混凝土性能的影响，以此验证抗泥剂的抗泥效果。A1ftMMKHftAJHCttKHiMKtt*gB-HMiMi-KJitMMEWartIO0at1i34b/M0Z360QXKMMO”“健350119WKKD2350O27IVMO9IAQ1117ZMAW23Q!S7SZ2M0*Ht(415OJ1.1.7240230022S*5405bJ022A*uUDBjOQ722tZWMOa.nvA，M4iAKK

13、11t4IAMItKt*3*1.I.KVM0Z2Q*OStO22CR9OSOQ221725QM230*90220M30倍券.W1ttAuf1)Z2ZA124UZ2MO042290M229M09asf9，专riMm由表2可知:(1)随着人工砂含泥量的增加，测得的砂MB值增加，拌制混凝土所需的聚陵酸泵送剂掺量也急剧增加；使用焦亚硫酸钠抗泥剂后，聚陵酸泵送剂的掺量增加程度得到遏制；(2)当人工砂含泥量为5.0%时，未使用抗泥剂的混凝土的聚竣酸泵送剂掺量达到2.6%,比不含泥的人工砂聚竣酸掺量1.6%,增加了1.0%,可见粘土对聚按酸适应性的巨大劣化作用。这类高含泥量人工砂拌制的混凝土拌合物的粘稠度过大，不利于施工浇筑，极易在施工环节中用生水来降低稠度，从而导致混凝土水胶比过大，成形强度过低；(3)添加0.09%的焦亚硫酸钠后，混凝土所需聚竣酸泵送剂的掺量降为1.8%,仅比不含泥的人工砂所需聚竣酸掺量仅增加0.2%,这极大降低了粘土对聚较酸适应性的不利影响，证明焦亚硫酸钠作为吸附剂能极大地抑制粘土颗粒的水化膨胀，并抑制其对聚皎酸分子的插层吸附作用，从而改善聚竣酸泵送剂