根据泥的来源,集团也不同。混凝土砂石中的泥浆分为石灰石粉、粘土和碳酸钙三大类。
其中,石粉是机制砂中粒径小于75μm的微细颗粒,它与机制砂为同一母岩,矿物组成相同,主要成分就是CaCO3,是机制砂的级配组成的一部分。石灰石粉在混凝土中具有完善混凝土细骨料的级配,促进早期水化和阻止钙矾石向单硫型转化,提高混凝土早期强度和密实性的作用。砂石中常见的粘土有蒙脱土、高岭土和伊利土三类,这三类粘土化学组成均为硅铝酸盐,分散较细(粒≤2μm)、亲水性强、具有胶体特性。硅铝酸盐均是由硅氧四面体晶片和铝氧八面体晶片两个基本单元组成,因为构成粘土的两种单元的比例不同便形成了性质不同的粘土类型,三种粘土的性能和结构如表1所示。
表1三种粘土的结构类型与吸水性
砂石较高的含泥量不仅严重影响混凝土的早期工作性能及后期力学性能,也造成资源和能源的严重浪费和混凝土体积开裂敏感性增大等问题。泥粉是最容易引入砂石中影响混凝土性能的物质,虽然我国有关于砂石质量的强制性标准,GB14684-2011《建筑用砂》和GB14685-2011《建筑用卵石、碎石》里将粒径在75μm以下的颗粒称为泥粉,并且严格限制了泥粉的含量,但由于骨料质量具有区域性,现场生产供应的砂石少有完全真正符合标准的,多数要因地制宜地进行调整。
(1)泥粉与聚羧酸系减水剂的作用原理研究
普遍认为,泥粉影响掺用木质素磺酸盐和萘系减水剂的的混凝土的主要原因是泥粉与水泥的吸附竞争。关于泥粉与聚羧酸系减水剂的作用原理,现在依然没有统一的解释。一部分学者认为泥粉与减水剂的作用原理和水泥类似,减水剂以阴离子基团吸附于水泥或者泥粉表面,不同的是泥粉对减水剂的吸附量以及吸附速率远大于水泥。同时,粘土矿物较高的比表面积和层状结构也吸附了较多的水分、减少了浆体中的自由水,从而直接影响到混凝土的施工性能。
(2)不同矿物质对减水剂的性能影响
研究表明,只有具有显著膨胀性能和吸水性能的粘土质泥才会对混凝土的工作性能以及后期力学性能产生重要影响。骨料中常见的粘土质泥主要有高岭土、伊利土和蒙脱土。同一类型的减水剂对不同矿物组成的泥粉的敏感性是不同的,而这种区别对减水剂的选用和耐泥性减水剂、抗泥剂的研发非常重要。
(3)泥粉含量对混凝土性能的影响
混凝土的工作性能不仅影响混凝土的成型,而且影响混凝土后期力学性能和耐久性。泥粉颗粒的体积不稳定,干燥时收缩,潮湿时膨胀,随着含泥量的增加,无论是聚羧酸减水剂还是萘系减水剂,均将降低混凝土减水率、强度、坍落度等,给混凝土带来极大的破坏作用。国标《建筑用砂》(GB/T14684-2011)中规定混凝土强度等级为C30或者有抗冻、抗渗或其它特殊要求时,天然砂中泥粉含量不超过3.0%,泥块含量不超过1.0%;当混凝土强度等级小于C30时,泥粉含量不超过5.0%,泥块含量不超过2.0%。
(4)混凝土抗泥的方法探索
泥粉对混凝土的性能危害很大。所以,科研人员和施工人员采取了各种方法来减小泥对混凝土性能的危害,通过研究混凝土的配置工艺和配合比试验,找出含泥量影响聚羧酸系减水剂适应性的程度,并根据试验结果指导实际生产,对细骨料进厂严格控制,也可以保证混凝土的各项性能满足施工及技术要求。
所以,系统研究不同种类的泥对聚羧酸系减水剂和混凝土材料的强度、施工性和耐久性能的影响,有助于实现资源的有效利用、提高经济效益以及解决环境问题。混凝土抗泥性研究应该根据各地区泥的组分差异性,研究每一种泥对聚羧酸系减水剂及混凝土性能的影响,开发出具有针对性的减水剂或者抗泥剂,在实际应用中根据所在地区泥土矿物的组成,选用相应的减水剂和抗泥剂。