碎石中含泥量对混凝土的影响

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摘要：针对碎石中含泥量在施工过程中容易被忽视的现状，利用不同含泥量的碎石做一系列试验，以试验过程、混凝土28天强度及破碎后试块内部结构为依据，证明随着碎石含泥量逐渐增大，将对混凝土强度、泵送施工、出料成本等产生较大影响。

关键词：碎石 含泥量 混凝土强度 施工 成本

中图分类号： TU521 文献标识码： A 文章编号：

1.概述

碎石是混凝土常用粗骨料，占据了混凝土体积的50%左右，其质量的好坏，对混凝土性能起到非常重要的作用。由石粉、粘土、淤泥等等常见微物质含量决定“含泥量”，是碎石众多性能指标中的常规检验项目。含泥量过大，会降低水泥浆对粗骨料的包裹力和骨料界面粘结力，从而降低混凝土物理性能。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, 如果不引进高效减水剂势必造成单方用水量大大提高, 引进高效减水剂混凝土造价会随之提高, 而且即使满足工作性要求, 其强度和耐久性也会相应降低[1]。而且，即便使用高效减水剂，以过大的泥分对外加剂的吸附作用，也将进一步提高外加剂的掺量，从而再度增加施工成本。

2.试验材料

(1) 水泥：P.O 42.5普通硅酸盐水泥，产地：安徽六安海螺水泥厂；

表1 水泥性能

(2) 粉煤灰：Ⅱ级，产地：淮南平圩电厂；

(3) 外加剂：M-5型聚羧泵送剂，推荐掺量2.0%，减水率20.1%，产地：安徽森普新型材料公司；

(4) 砂子：河砂，中砂，细度模数2.4，经水洗，含泥量为0，产地：安徽六安；

(5) 碎石：5-31.5mm连续级配，掺加同厂同批石粉人工调节含泥量，分别达到0%、1.0%、2.0%、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%，产地：安徽霍邱

3.试验过程及结果分析

试验过程中，为检验碎石含泥量对施工中水灰比控制、混凝土成本的影响，依托现场C40泵送混凝土配合比，并在拌合过程中，对水、外加剂适当调整。

表2 C40配合比

3.1坍落度随含泥量的变化

依据表2中配合比，用不同含泥量的碎石分别拌合，坍落度及28天强度如下表：

表3 坍落度对比

坍落度试验结果表明，随着碎石含泥量的不断升高，混凝土工作性能持续下降，当含泥量超过2%时，已经影响泵送效果；当含泥量达到3%时，115的坍落度无法满足泵送要求；而当含泥量达到5%时，按配合比的用水量已经无法正常拌合混凝土，这对浇筑工作会产生相当大的负面影响。

3.2常见的稠料应对措施及弊端

另取含泥量2.0%、3.0%、7.0%碎石做拌合，保持利于泵送的170左右坍落度，与表3中含泥量0%、1%的试样对比。

3.2.1 更改用水量，其它材料用量不变，观察对应水胶比、强度变化：

由表4可知，由于增加用水量而产生的水胶比增大，兼有含泥量超标引起的界面粘结力下降，势必混凝土强度下降，降幅分别为3.1%、13.3%、24.3%、44.8%。其中含泥量为1.0%的试样保持了原配合比，尚能保证混凝土达到配置强度(按fcu，0=48.225MPa)，其它试样则不达标，难以保证施工质量。因此，增加用水量此举绝不可行。

但毋庸讳言，由于很多施工现场的条件限制，即便每次浇筑有开盘鉴定，即便所有原材料都合格的混凝土，都很难保证混浇筑全程在控。若是含泥量再高，更容易引起私自加水等恶性现象，严重影响混凝土质量。

表4 更改用水量对比

3.2.2增加外加剂掺量，其它材料用量不变，观察对应强度变化：

表5 更改外加剂掺量

聚羧酸外加剂普遍固含量较低，含泥量的变化引起被吸附外加剂量的变化显著，从而导致混凝土中聚羧酸外加剂有效成分的降低[2]，引起的外加剂掺量上升。

由含泥量1.0%、2.0%、3.0%、7.0%试样拌合的混凝土，成本分别增加0、3.08、4.62、10.78元/m³(按每吨外加剂3500元计)，对于一个大中型土建工程或商品搅拌站而言，这部分成本的增加，绝对不容小视。

更何况，增加的成本并不能换来良好的效果，2%及以上的碎石含泥量，依然遏制了混凝土强度的上升，使其28天不能达到配置强度，难保现场质量。

3.3试块破坏后结构对比

众所周知，正常的混凝土试块受压破坏时，破坏面越向中间则缺损越多，而靠近上下压板的两面基本完好，基本呈45°扩展，试块是受剪应力破坏。

取3.2.2中试块完全压碎，如图所示，试块破坏机理清晰可辨：

图1 含泥量0%图2 含泥量1.0%

图3 含泥量2.0%图4 含泥量3.0%

图5 含泥量7.0%

图1、图2中，试块内部颜色稍微泛青，碎石与其它材料共同破碎，可见在碎石含泥量0%、1.0%的混凝土中，骨料界面粘结良好，各部分材料正常发挥效用。

而图3、图4、图5中，由于含泥量增高，试块颜色逐渐泛白，2.0%、3%的含泥量已经使骨料界面的粘结感越来越不良。而当含泥量上升到7%时，压碎后碎石几乎全部是从砂浆中脱落，严重违背了剪切破坏的正常破坏机理，且图中试块的残余部分手掰可裂。可想而知，混凝土内部粘结力极弱，各种原材料近乎浪费。

4.结论

(1) 随着碎石含泥量(本试验为掺加石粉)增大，0% ~1.0%对强度影响不大；达到2.0%则可能影响工程质量；达到3.0%，对混凝土内部结构已经有较大的破坏，几乎不能保证现场混凝土强度。

(2) 随着含泥量增高，必然增加现场的浇筑的不可控因素，增加监控难度。

(3) 由于含泥量过高对界面粘结力的破坏，即便提高成本增加外加剂掺量，也难以起到良好的效果。

综合本次试验，可知碎石中的含泥量应当引起足够的重视，不能因惯性使然或节省成本而忽略碎石质量，得不偿失。尤其当混凝土性能要求较高时，更应谨慎规避由含泥量超标引发质量事故的风险。

参考文献：

[1] 赵尚传、邱晖、贡金鑫、王保存，粗集料含泥量对混凝土力学性能及抗冻耐久性的影响[J]，《公路交通科技(应用技术版)》,2007年01期。

[2] 邰德龙、陈玉彬、严永兵，砂石含泥量对中低强混凝土高性能化的影响[A]，第三届中国建设工程质量论坛论文集[C]，2011年。

作者简介:

1、王兵 (1988年-),男,助理工程师。毕业于哈尔滨工程大学，学士学位，现供职于山东电力建设第三工程公司，检测专业技术员，长期从事土建试验工作。

2、耿玉彪 (1985年-),男,助理工程师。毕业于中国矿业大学，学士学位，现供职于山东电力建设第三工程公司，质量控制技术员，长期从事电力检测工作。

作者单位：山东电力第三工程公司邮编：266100，