細(xì)骨料對(duì)混凝土和易性的影響

　　細(xì)骨料是混凝土的主要組分，約占混凝土體積總量的30％～40％，其性質(zhì)的好壞將直接影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、強(qiáng)度、耐久性等。隨著聚羧酸減水劑的廣泛使用，細(xì)骨料與其適應(yīng)性好壞同樣影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)之一。已有文獻(xiàn)介紹，聚羧酸減水劑對(duì)混凝土中砂子含泥量十分敏感，既能影響混凝土的坍落度及坍落度損失，在砂子含泥量超過(guò)3％時(shí)還會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。事實(shí)上，除了砂子含泥量之外，砂子的其他性質(zhì)也將對(duì)聚羧酸減水劑的適應(yīng)性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)。

　　實(shí)驗(yàn)實(shí)例

　　選用兩組膠凝材料及兩種砂子進(jìn)行試驗(yàn)，其中1號(hào)砂是由于不合格而被施工方否定掉的砂子，2號(hào)砂是施工最終選用的砂子。本實(shí)驗(yàn)中為了對(duì)比細(xì)骨料對(duì)混凝土所產(chǎn)生的影響，特選用這兩種砂子做了一個(gè)對(duì)比分析。

　　試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用2號(hào)砂子拌制的混凝土沒(méi)有出現(xiàn)分層、離析，也沒(méi)有出現(xiàn)泌水現(xiàn)場(chǎng)，黏聚性和保水性較好；而采用1號(hào)砂子拌制的混凝土出現(xiàn)了泌水現(xiàn)象，和易性欠佳。

　　使用同一種砂子，選取不同組膠凝材料時(shí)，混凝土的和易性基本一致，說(shuō)明該工程現(xiàn)場(chǎng)使用的膠凝材料對(duì)混凝土和易性無(wú)不良影響。而在膠凝材料相同，砂子不同時(shí)，均需增加50％的減水劑，且W-1尚需多加2kg水才能勉強(qiáng)達(dá)到施工要求。此外，由表2還可以看出，1號(hào)砂子比2號(hào)砂子拌制的混凝土含氣量高，含氣量偏高將會(huì)影響混凝土的后期強(qiáng)度。

　　原因分析

　　影響混凝土和易性的因素很多，如單位用水量、水泥品種、水泥與外加劑的適應(yīng)性、骨料性質(zhì)、水泥漿的數(shù)量、水泥漿的稠度、砂率，以及環(huán)境條件(如溫度、濕度等)、攪拌工藝、放置時(shí)間等。我們根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，在配合比一定的混凝土設(shè)計(jì)中，對(duì)混凝土和易性影響最大的是膠凝材料和外加劑，尤其是近年來(lái)外加劑的廣泛使用所引起的膠凝材料水泥適應(yīng)性問(wèn)題層出不窮。但事實(shí)證明，細(xì)骨料的性質(zhì)，以及細(xì)骨料與外加劑的適應(yīng)性對(duì)混凝土的和易性也有很大的影響，有時(shí)能直接決定拌制的混凝土和易性的好壞。

　　細(xì)骨料的性質(zhì)

　　1號(hào)砂偏細(xì)，細(xì)度模數(shù)只有2．2，而且級(jí)配不良，出現(xiàn)中間級(jí)配脫節(jié)的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，細(xì)骨料越細(xì)，比表面積越大，需要越多的水泥漿來(lái)潤(rùn)濕，使得混凝土拌合物的流動(dòng)性降低。砂的級(jí)配不良，以至空隙率和比表面積過(guò)大，需要消耗更多的水泥漿才能使混凝土獲得一定的流動(dòng)性，對(duì)混凝土的密實(shí)性、強(qiáng)度、耐久性等性能也會(huì)有一定影響。

　　GBl4684-2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了砂子的含泥量、泥塊含量，以及輕物質(zhì)含量等，如表2所示，1號(hào)砂子含泥量較高，含有一定量的泥塊，輕物質(zhì)含量也偏高。

　　砂子中的泥會(huì)吸附一定量的外加劑，同等條件下相當(dāng)于減少了外加劑的摻量，使混凝土達(dá)不到預(yù)期效果。此外，泥的顆粒極細(xì)，會(huì)黏附在砂粒表面，影響砂粒與水泥漿體的黏結(jié)，導(dǎo)致新拌混凝土和易性不佳。而當(dāng)泥以團(tuán)塊存在時(shí)，會(huì)在混凝土中形成薄弱部分，對(duì)混凝土的質(zhì)量危害更大，且混凝土強(qiáng)度越高影響越明顯。

　　砂子中氯離子含量較高，有可能是將海砂混入河砂中使用。海砂的吸附能力大于河砂，使得新拌混凝土和易性變差。

　　輕物質(zhì)多為輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)，會(huì)吸附外加劑，還會(huì)使砂子的蓄水量增大，它的存在降低了混凝土中外加劑的有效摻量，若黏結(jié)在骨料表面，還會(huì)破壞水泥漿包裹骨料的黏結(jié)力，起隔層的反作用。

　　砂率的確定

　　實(shí)驗(yàn)選取42％的砂率，針對(duì)該配合比而言是合適的，但由于1號(hào)砂子細(xì)度偏細(xì)，相當(dāng)于增加了骨料的總表面積和空隙率，在水泥漿用量一定的條件下，相對(duì)而言水泥漿的用量變小了，減少了顆粒表面具有的潤(rùn)滑層，增加了集料顆粒間的摩擦力，從而降低了拌合物的流動(dòng)性。

　　細(xì)骨料一般采用中砂，要求細(xì)度模數(shù)為2．6～2．9，當(dāng)實(shí)際使用的砂子偏細(xì)時(shí)，應(yīng)相應(yīng)的減少砂率或增加水泥漿用量（同時(shí)提高膠凝材料與水的用量，保證水膠比不變，但這勢(shì)必造成施工成本的增加）以便達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　控制措施

　　從原因分析中不難看出，細(xì)骨料含泥量、氯離子含量，以及輕物質(zhì)含量顯著影響減水劑效用和摻量，究其原因是其對(duì)減水劑會(huì)有很強(qiáng)的吸附作用，消耗掉了相應(yīng)減水劑用量的效能。因此，如何降低細(xì)骨料對(duì)混凝土外加劑的吸附成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

　　鑒于國(guó)內(nèi)砂源緊張，機(jī)制砂和海砂利用的技術(shù)尚不成熟，單單依賴嚴(yán)格控制砂源已經(jīng)不太現(xiàn)實(shí)，因此，如何使外加劑能夠有效抑制混凝土細(xì)骨料對(duì)減水劑用量的影響，降低減水劑的摻量，保持減水劑的使用效能，成為混凝土外加劑供應(yīng)商需要解決的難題。

　　目前，日本學(xué)者已有研究表明，在制備聚羧酸時(shí)引入陽(yáng)離子單體，可以有效抵抗骨料中泥的吸附問(wèn)題，還有學(xué)者通過(guò)聚羧酸和二丙稀二甲基氯化胺共聚物鹽的復(fù)配解決了此問(wèn)題。而我國(guó)也有學(xué)者著手研究該問(wèn)題，如劉國(guó)棟等研制的Z劑等，其主要作用機(jī)理很可能是細(xì)骨料對(duì)Z劑有更強(qiáng)或更快的吸附作用所致，即泥土?xí)x擇性地優(yōu)先吸附Z劑，從而減少了對(duì)減水劑的吸附。但這些研究尚處于起步階段，需要大量的試驗(yàn)研究來(lái)證實(shí)、優(yōu)化。

　　在工程建設(shè)過(guò)程中，砂子作為混凝土結(jié)構(gòu)材料的重要組成部分，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量及耐久性具有舉足輕重的影響。隨著建筑業(yè)發(fā)展和對(duì)建筑工程質(zhì)量的重視，建筑市場(chǎng)用砂數(shù)量越來(lái)越大，質(zhì)量上要求越來(lái)越高，而合格的河砂資源卻越來(lái)越少，由此引發(fā)的工程質(zhì)量，破壞農(nóng)田、水利資源等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，砂子生產(chǎn)也因資源的變化而有所改變，建筑用砂的質(zhì)量和數(shù)量對(duì)建筑市場(chǎng)的影響日益明顯。在河砂資源缺乏的地區(qū)，合理使用海砂和優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂進(jìn)行混凝土施工生產(chǎn)不僅是可行的，其綜合效益也是顯著的。同時(shí)在海砂和機(jī)制砂使用中，也可以進(jìn)行建筑材料學(xué)科方面的研究試驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)科的發(fā)展奠定基石。此外，及時(shí)研制出具有抵抗骨料中泥、有害物質(zhì)等吸附外加劑迫在眉睫，這將對(duì)混凝土外加劑行業(yè)提出新的挑戰(zhàn)。