人工砂泥粉對(duì)混凝土性能不利影響分析

李 家 正，龔 德 新，林 育 強(qiáng)，李 楊

(長(zhǎng)江科學(xué)院 材料與結(jié)構(gòu)研究所，湖北 武漢 430010)

0 引 言

近年來，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用砂需求的增大，天然砂的產(chǎn)量和品質(zhì)不斷下降，成本提高。人工砂作為天然砂的替代材料，逐漸得到了廣泛使用。人工砂生產(chǎn)過程中，由于其開采母巖的表層土、巖石夾層土、軟弱夾層和巖石裂隙中的沉積泥質(zhì)無法徹底清除，或者由于巖石風(fēng)化程度較高，生產(chǎn)的人工砂中不可避免地含有泥粉，其與破碎母巖時(shí)產(chǎn)生的石粉混在一起組成人工砂中粒徑為0.075 mm以下的微粒。許多工程中人工砂的泥粉未能得到有效控制，但混凝土對(duì)砂石的要求越來越高，特別是高強(qiáng)和高性能混凝土對(duì)骨料的要求特別嚴(yán)格[1-3]。

由于石粉和泥粉的礦物組成和特性存在差異，對(duì)混凝土性能的影響也就顯著不同。石粉的礦物組成和特性與被加工的母巖相同，而泥粉與來源于純凈人工砂母巖的石粉有著本質(zhì)的區(qū)別，成分復(fù)雜，主要是由軟質(zhì)、風(fēng)化的巖石顆粒轉(zhuǎn)化成的黏土顆粒(按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下文簡(jiǎn)稱黏粒)，成分主要是鋁硅酸鹽、鎂硅酸鹽和鐵硅酸鹽等，有疏松多孔的層狀結(jié)構(gòu)。黏土礦物基本結(jié)構(gòu)單元包括硅氧四面體和鋁八面體，層間以弱分子鍵連接，黏粒在微觀層面上存在大量孔隙，大大增加了其比表面積。一般情況下黏粒表面會(huì)電離Al3+離子而使其表面帶負(fù)電[4-8]，對(duì)混凝土性能產(chǎn)生如下的影響：① 黏粒的粒徑較細(xì)，對(duì)微細(xì)顆粒級(jí)配和微結(jié)構(gòu)具有改善作用，可能起到微集料效應(yīng)，對(duì)混凝土內(nèi)部孔隙有一定的填充作用，能提高混凝土的密實(shí)度[4-5]；② 黏粒為疏松多孔的層狀結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，吸附能力強(qiáng)，其含量的增加會(huì)增大混凝土的拌和用水量或外加劑用量，對(duì)聚羧酸減水劑的效能有較大的負(fù)作用，且阻礙水泥的正常水化反應(yīng)；③ 黏粒吸水飽脹后會(huì)產(chǎn)生膨脹、松軟等現(xiàn)象，在混凝土中形成強(qiáng)度薄弱區(qū)，影響水泥漿體與骨料的膠結(jié)作用，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)性變差，密實(shí)度和強(qiáng)度降低，從而影響人工砂混凝土的力學(xué)性能、干縮性能和耐久性能等[9-12]。

準(zhǔn)確評(píng)價(jià)人工砂中泥土對(duì)混凝土性能的不利影響，需準(zhǔn)確表征人工砂含泥量和所含黏土礦物類型。但存在兩方面難題：① 人工砂中泥粉和石粉相互混雜，很難完全徹底地分離并直接準(zhǔn)確地測(cè)試其中的含泥量；② 泥粉中黏土礦物組成差異很大，導(dǎo)致人工砂含量相同、黏土礦物不同的泥粉對(duì)混凝土的影響卻不同，不能簡(jiǎn)單用含泥量來表征人工砂泥土對(duì)混凝土性能的影響。GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》、SL/T 352-2020《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：采用亞甲基藍(lán)試驗(yàn)測(cè)試一定量的人工砂懸濁液中所能吸附1%濃度的亞甲基藍(lán)溶液的體積，并經(jīng)換算得出人工砂的亞甲基藍(lán)值(Methylene Blue Value，MB值)，單位為g/kg(下文略去單位)。因此，可以使用MB值來表征人工砂中的含泥量。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)普遍認(rèn)為只有人工砂含石粉，天然砂含泥粉，故僅對(duì)天然砂含泥量的限值有規(guī)定，而未對(duì)人工砂含泥量的限值加以規(guī)定。在水利工程領(lǐng)域沒有人工砂MB值限制的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，僅規(guī)定MB值不大于1.4時(shí)，判定人工砂中的微粒以石粉為主；MB值大于1.4時(shí)，判定人工砂中的微粒以黏土為主。GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》、JTG/T 3650-2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì)不同級(jí)配類別人工砂MB值有明確規(guī)定：在級(jí)配類別為Ⅰ時(shí)，MB值不大于0.5；級(jí)配類別為Ⅱ時(shí)，MB值不大于1.0；級(jí)配類別為Ⅲ時(shí)，MB值不大于1.4或快速檢測(cè)合格?；诖?，本文梳理了已有文獻(xiàn)中使用固定配合比配制不同含泥量或亞甲基藍(lán)值(Methylene Blue Value，簡(jiǎn)稱MB值)的人工砂混凝土，從混凝土強(qiáng)度、彈性模量、干燥收縮性能、耐久性4方面分析總結(jié)了混凝土性能受人工砂泥粉的影響規(guī)律。

1 人工砂泥粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響機(jī)理及規(guī)律

人工砂泥粉中的黏粒對(duì)混凝土強(qiáng)度影響主要表現(xiàn)為：① 黏粒對(duì)水的吸附作用增大了混凝土界面過渡區(qū)水灰比；② 泥粉不具有水化活性，包裹砂粒，阻礙砂與水泥基材黏結(jié)、水泥水化，形成強(qiáng)度薄弱區(qū)域，降低了砂和水泥基黏結(jié)力；③ 泥粉濕脹干縮會(huì)在水泥石內(nèi)部形成空隙或削弱界面黏結(jié)；④ 當(dāng)含泥量較少時(shí)，反而因其微集料的作用使混凝土的強(qiáng)度略微提升；⑤ 當(dāng)含泥量超過臨界值時(shí)，泥粉吸附大量的外加劑和自由水，水分揮發(fā)后在其周圍形成了孔隙，使混凝土孔隙率增大，增大了與周圍孔隙連通的幾率，最終影響硬化后混凝土的強(qiáng)度[13-20]。

1.1 人工砂MB值對(duì)相同膠凝材料用量的混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

王冀忠等[21]試驗(yàn)用的混凝土膠凝材料用量固定，工作性能基本一致。當(dāng)MB值小于1.2時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度變化很小，變化強(qiáng)度范圍在1.0～1.6 MPa；當(dāng)MB值大于1.2時(shí)，混凝土的強(qiáng)度持續(xù)降低，MB值對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大。隨著MB值增大，混凝土強(qiáng)度值降幅加大(見圖1)。

圖1 相同膠凝材料用量下MB值與混凝土抗壓強(qiáng)度(28 d)的關(guān)系[21]Fig.1 The relationship between MB value and 28 d compressive strength of concrete under the same binding material dosage

1.2 人工砂含泥量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，其抗壓強(qiáng)度受人工砂含泥量的影響越大。高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水泥石強(qiáng)度高，水灰比小，泥土?xí)诨炷林行纬杀∪鯀^(qū)域，影響水泥石與混凝土的界面的黏接，同時(shí)吸附水而增大界面過渡區(qū)的水灰比，造成隨含泥量的增加其抗壓強(qiáng)度降低的趨勢(shì)[22-23]。

杜毅[23]配制了C20，C30，C40，C50共4組強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，分別測(cè)試含泥量為0.5%～3.0%的共6組人工砂混凝土抗壓強(qiáng)度，研究不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度受含泥量影響的差異性。研究發(fā)現(xiàn)，隨著砂含泥量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度下降，且隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的增大這種下降趨勢(shì)增加(見圖2)。因該研究未指明泥中的黏土礦物特性，其規(guī)律不具備普遍指導(dǎo)意義。

圖2 含泥量與不同強(qiáng)度等級(jí)混凝抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系[23]Fig.2 The relationship between the soil content and the compressive strength of concrete with different strength grades

宋軍超等[14]采用5組不同含泥量(1%，2%，3%，4%和5%)的人工砂配制混凝土，測(cè)試各組混凝土抗壓強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)：對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)(C25、C30)混凝土，含泥量在0%～2%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度有略微升高后下降的趨勢(shì)，當(dāng)含泥量超過3%時(shí)其抗壓強(qiáng)度略微降低；而中高強(qiáng)度混凝土(C40、C50)的抗壓強(qiáng)度受含泥量的影響作用比較明顯，隨著含泥量的增加，其抗壓強(qiáng)度呈持續(xù)降低趨勢(shì)，當(dāng)含泥量超過5%時(shí)，其28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求(見圖3)。

圖3 含泥量與不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系[14]Fig.3 The relationship between soil content and 28 d compressive strength of concrete with different strength grades

王稷良等[24]對(duì)于人工砂MB值對(duì)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響規(guī)律相似：適當(dāng)?shù)腗B值可以改善新拌混凝土的保水性及自由水在粗集料表面富集的狀況，提高硬化混凝土界面過渡區(qū)性能，在一定程度上改善了混凝土的力學(xué)性能。

1.3 人工砂含泥量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展的影響

于濤等[15]將從試驗(yàn)砂中篩洗出來的泥土進(jìn)行烘干處理，將水洗砂的含泥量從1.25%以1%遞增的方式內(nèi)摻取代試驗(yàn)用砂，采用常用的C30、C40混凝土進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)中的C30混凝土選用兩種聚羧酸外加劑，對(duì)比研究它們對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，使用C、D兩家廠聚羧酸外加劑的混凝土其抗壓強(qiáng)度隨人工砂含泥量在1.25%～6.25%范圍內(nèi)并沒有明顯的下降；當(dāng)含泥量大于6.25%時(shí)，混凝土28 d抗壓強(qiáng)度開始下降。當(dāng)含泥量超過7.25%以后，混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度下降較大，如圖4所示。

圖4 含泥量與不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系[15]Fig.4 The relationship between the soil content and compressive strength of concrete at different ages

陳妙福[25]研究發(fā)現(xiàn)：隨著人工砂MB值的增加，混凝土3 d抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度的降低，7 d和28 d抗壓強(qiáng)度先增加后降低，在MB值為1.4時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值(見圖5)。

圖5 MB值與不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系[25]Fig.5 The relationship between the MB value and compressive strength of the concrete at different ages

1.4 人工砂含泥量對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度的影響

王志軍[26]采用0.45，0.50兩組水膠比和5種含泥量(3.0%，5.0%，7.0%，9.0%，11.0%)的人工砂配制共10種不同組合的混凝土進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：混凝土抗拉強(qiáng)度隨著人工砂含泥量的增大而持續(xù)降低。兩組不同水灰比的情況下，含泥量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律基本一致，如圖6所示。

圖6 含泥量與抗拉強(qiáng)度關(guān)系[26]Fig.6 The relationship between soil content and tensile strength

對(duì)比分析以上研究成果發(fā)現(xiàn)：① 隨著人工砂含泥量的增加，C30，C40，C50混凝土強(qiáng)度總體皆呈下降趨勢(shì)，但下降的程度有較大差別。這可能是因?yàn)槿斯ど笆褂昧撕胁煌ね恋V物類型的泥土，雖然含量相同，但MB值不同，對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響程度也不同。② 在研究不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度受泥土的影響時(shí)，于濤等[15]使用了含泥量這一指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)含泥量在1.25%～6.25%之間時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度并沒有明顯下降。而陳妙福[25]使用的是人工砂MB值這一指標(biāo)，混凝土抗壓強(qiáng)度在人工砂MB值為1.2～2.8范圍內(nèi)下降的趨勢(shì)明顯。原因在于，于濤等使用的泥土主要成分是非膨脹性黏土，人工砂含泥量在1.25%～6.25%之間時(shí)，其MB值較小，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響也較小。以上結(jié)論進(jìn)一步驗(yàn)證了使用MB值來綜合表征人工砂中泥土對(duì)混凝土性能影響更合適。

關(guān)于人工砂含泥量對(duì)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度影響，各位學(xué)者的結(jié)論相似，即在MB值或含泥量較小時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度有一個(gè)小幅上升趨勢(shì)，這是由于泥在混凝土中的微細(xì)集料填充作用略微提高了其抗壓強(qiáng)度。

2 人工砂泥粉對(duì)混凝土彈性模量的影響

由于人工砂MB值小于1.85時(shí)，含泥量不大，混凝土彈性模量受到的影響不大，彈性模量隨MB值增加呈先略微增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)；當(dāng)MB值大于1.85以后，含泥量的提高阻礙了水泥的正常水化，降低了水泥石的強(qiáng)度，從而導(dǎo)致了混凝土彈性模量的降低[27]。

李北星等[28]固定混凝土基準(zhǔn)配合比和外加劑摻量，人工砂中粒徑小于75 μm的顆粒含量固定為7%(即石粉和泥含量之和)，通過增加人工砂中3種不同礦物特性的黏土，逐步增加MB值，研究不同人工砂MB值對(duì)混凝土性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：人工砂MB值不大于1.80時(shí)，隨著MB值的增大，混凝土的彈性模量幾乎沒有變化；但當(dāng)MB值達(dá)到2.15時(shí)，混凝土的彈性模量開始降低。

夏京亮等[29]將泥與石粉含量之和固定為7%，含泥量從0按1%等差增加至6%，得到7組不同含泥量的人工砂，試制C30、C40兩組不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，組內(nèi)的配合比、用水量等固定不變，分別測(cè)試各自性能。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)人工砂MB值增加時(shí)，C40混凝土28 d彈性模量逐漸下降，從MB值為0.35時(shí)的43.6 GPa減小至MB值為2.45時(shí)的39.1 GPa，降幅為10.32%；對(duì)于C30混凝土，當(dāng)含泥量在5%以內(nèi)時(shí)，彈模下降趨勢(shì)較平穩(wěn)，一旦含泥量含量達(dá)到6%，28 d彈模出現(xiàn)驟降，從MB值為0.35時(shí)42.1 GPa降低到MB值為2.45時(shí)的38.2 GPa，降幅為9.26%，如圖7所示。

圖7 MB值對(duì)C30、C40混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量的影響[29]Fig.7 The influence of MB value on the compressive strength and elastic modulus of C30，C40 concrete

王志軍[26]研究發(fā)現(xiàn)：混凝土的抗壓彈性模量隨著人工砂含泥量的增加而持續(xù)下降，當(dāng)砂中含泥量超出7%以后變化更為明顯，如圖8所示。

圖8 含泥量與抗壓彈性模量的關(guān)系[26]Fig.8 The relationship between the soil content and the compressive elastic modulus

對(duì)比以上分析發(fā)現(xiàn)，李北星等[28]與夏京亮等[29]的研究規(guī)律比較一致，即當(dāng)人工砂MB值大于2.1或含泥量大于6%時(shí)，混凝土的彈性模量有顯著的下降趨勢(shì)。而由于王志軍[26]使用了人工砂含泥量這一指標(biāo)，無對(duì)應(yīng)的MB值，得出含泥量大于7%時(shí)混凝土彈性模量明顯降低。由于人工砂含泥量與MB值存在相關(guān)性，故人工砂MB值和含泥量對(duì)混凝土彈性模量的影響基本一致。

3 人工砂泥粉對(duì)混凝土干燥收縮性能的影響

隨著人工砂MB值的增大，混凝土的干縮率無論是早期還是后期都有明顯增加。泥土在混凝土中吸附大量拌和水，造成如下兩方面的影響：① 當(dāng)混凝土處于干燥環(huán)境，隨著表面水分的不斷揮發(fā)損失，混凝土內(nèi)部水向外遷移，內(nèi)部相對(duì)濕度降低，原來吸附于泥土顆粒空隙中的水由于擴(kuò)散作用被釋放，混凝土的干燥收縮增大。② 隨著MB值增大，混凝土達(dá)到固定工作性所需的用水量增加以致水灰比的增大，高效減水劑用量的增加，加之泥土自身濕脹干縮的特性導(dǎo)致水泥砂漿干燥收縮的增大[28，30-32]。

3.1 人工砂MB值對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土干燥收縮的影響

杜毅[23]研究發(fā)現(xiàn)：隨著人工砂含泥量的增加，混凝土干燥收縮率增大，且對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土干燥收縮率的影響大于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土。在含泥量達(dá)3%以上時(shí)，混凝土的干燥收縮值呈明顯增加的趨勢(shì)，如圖9所示。

圖9 含泥量與混凝土干燥收縮率的關(guān)系[23]Fig.9 The relationship between soil content and dry shrinkage ratio of concrete

3.2 人工砂MB值對(duì)不同齡期混凝土干燥收縮的影響

李北星等[28]研究發(fā)現(xiàn)：隨著人工砂MB值的增大，特別是在MB值超過1.45后，混凝土的干縮率在各齡期均有一定增加，如圖10所示。

圖10 MB值對(duì)混凝土干燥收縮率的影響[28]Fig.10 The relationship between MB value and dry shrinkage ratio of concrete

3.3 人工砂MB值對(duì)砂漿干燥收縮終值的影響

胡兵等[33]采用0.32的水膠比、0.5的膠砂比、1.5%的減水劑摻量、4種不同MB值的人工砂配制砂漿進(jìn)行干燥收縮試驗(yàn)，結(jié)果表明：砂漿干燥收縮終值隨MB值呈線性增加的關(guān)系，如圖11所示。砂漿干燥收縮率受人工砂含泥量的影響，但本質(zhì)上是受MB值的影響，MB值更能準(zhǔn)確反映泥土對(duì)砂漿收縮的影響。

圖11 MB值與砂漿干燥收縮終值的關(guān)系[33]Fig.11 The relationship between MB value and final dry shrinkage value of mortar

對(duì)比以上研究發(fā)現(xiàn)，杜毅與李北星試驗(yàn)結(jié)果中的混凝土干燥收縮率存在較大的差異?？赡艿脑虬ǎ孩?混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同；② 齡期不同。相比之下，胡兵設(shè)計(jì)的試驗(yàn)由于砂漿的骨料更加均勻，其試件干燥收縮率終值的變化規(guī)律更具有穩(wěn)定性，研究結(jié)果更接近客觀規(guī)律。

4 人工砂泥粉對(duì)混凝土耐久性的影響

在環(huán)境作用下，材料的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間不斷劣化。混凝土耐久性是指在環(huán)境的各種不利影響下，能夠長(zhǎng)期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力。其衡量指標(biāo)主要包括：抗凍性能、抗?jié)B性能和抗碳化能力。含有泥粉的混凝土結(jié)構(gòu)較為疏松，并且其內(nèi)部微裂紋以及空隙數(shù)量均相對(duì)較大，混凝土內(nèi)部缺陷的增多必然會(huì)對(duì)其抗?jié)B性、抗裂性及抗凍性造成不利影響[34-35]。

4.1 人工砂含泥量對(duì)混凝土抗凍性能的影響

水灰比和飽水度是決定混凝土抗凍性能的關(guān)鍵因素，混凝土中泥土的濕脹干縮會(huì)形成毛細(xì)孔和微裂紋，在飽水環(huán)境下會(huì)提高混凝土飽水度，加劇凍融破壞作用，導(dǎo)致抗凍性能降低。泥粉的吸水膨脹、失水收縮作用導(dǎo)致混凝土密實(shí)度降低，開口空隙增多，在凍融循環(huán)中由于存在冰凍的膨脹作用，毛細(xì)孔壁結(jié)構(gòu)被破壞，使得混凝土質(zhì)量和動(dòng)彈性模量大大降低[36-38]。

王志軍[26]研究發(fā)現(xiàn)：在水膠比相同的情況下，混凝土抗凍等級(jí)均隨著人工砂含泥量的增加而降低，相同的人工砂含泥量，抗凍等級(jí)隨著水膠比的增大而降低，如圖12所示。

圖12 含泥量與抗凍等級(jí)的關(guān)系[26]Fig.12 The relationship between soil content and frost resistance grade

4.2 人工砂MB值對(duì)混凝土抗碳化性能的影響

陳妙福[25]研究發(fā)現(xiàn)：混凝土碳化深度總體上隨著人工砂MB值增加而增大。當(dāng)人工砂MB值低于1.4時(shí)，對(duì)早期碳化影響較小，這是由于人工砂MB值適當(dāng)增加對(duì)混凝土早期致密度有一定改善，內(nèi)部孔隙相對(duì)減少，對(duì)CO2等氣體侵入起到一定阻礙作用；當(dāng)人工砂MB值進(jìn)一步增加，混凝土內(nèi)部缺陷和連通孔隙增多，碳化速度加快，如圖13所示。

圖13 MB值對(duì)混凝土碳化深度的影響[25]Fig.13 The influence of MB value on the carbonization depth of concrete

4.3 人工砂泥粉對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

一方面，由于人工砂中的泥粉吸水率較高，能起到一定的保水性作用，改善混凝土拌和物的離析泌水現(xiàn)象，降低混凝土的泌水率和減少自由水在骨料表面的富集狀況，混凝土界面過渡區(qū)得到改善；同時(shí)，泥粉填充了混凝土中毛細(xì)孔并且減少了泌水產(chǎn)生的毛細(xì)管擴(kuò)散通道，改善了抗?jié)B透性。另一方面，由于泥粉吸附混凝土中過多的自由水，產(chǎn)生濕脹干縮，在水泥石內(nèi)部形成空隙與微裂紋削弱了抗?jié)B透性[23，39-41]。

杜毅[23]采用NEL型混凝土快速真空保水鹽裝置及混凝土滲透性電測(cè)儀檢測(cè)混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)DNEL，對(duì)混凝土滲透性進(jìn)行檢測(cè)。如圖14所示，當(dāng)人工砂中含泥量增加，C20～C50 5種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)增大，抗?jié)B性下降，耐久性能隨之下降；當(dāng)砂中含泥量達(dá)到3%時(shí)，氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯增加，且C50混凝土所受影響比C20混凝土更大。

圖14 含泥量與混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系[23]Fig.14 The relationship between soil content and chloride ion diffusion coefficient of concrete

王志軍[26]研究發(fā)現(xiàn)：在水膠比相同的情況下，混凝土抗?jié)B等級(jí)均隨著人工砂含泥量的增加而降低，當(dāng)人工砂含泥量相同時(shí)，抗?jié)B等級(jí)隨著水膠比的增大而降低。含泥量越小，強(qiáng)度越高，混凝土的抗?jié)B性能越好，如圖15所示。

圖15 含泥量與抗?jié)B等級(jí)關(guān)系[26]Fig.15 The relationship between soil content and anti-permeable grade

夏京亮等[29]研究發(fā)現(xiàn)：隨著人工砂MB值的增大，C40、C50混凝土的電通量、氯離子擴(kuò)散系數(shù)、孔結(jié)構(gòu)參數(shù)均出現(xiàn)先提高再降低的規(guī)律，當(dāng)人工砂MB值小于1.4時(shí)，對(duì)混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性有一定的改善效果，56 d電通量低于1 200 C；若MB值大于1.4，混凝土各項(xiàng)性能迅速降低，如圖16所示。

圖16 人工砂MB值對(duì) C30、C40混凝土56 d電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響[29]Fig.16 The influence of artificial sand MB value on 56 d electric flux and chloride ion diffusion coefficient of C30，C40 concrete

對(duì)比以上研究發(fā)現(xiàn)，混凝土抗?jié)B性隨著人工砂含泥量或MB值增加而逐漸劣化。夏京亮研究得出，混凝土抗?jié)B性受人工砂含量顯著影響的值為3%，得出的規(guī)律與杜毅的研究結(jié)果相似。

5 結(jié) 論

(1) 當(dāng)人工砂MB值小于1.2時(shí)，低強(qiáng)度等級(jí)混凝土其抗壓強(qiáng)度隨著人工砂MB值的增大而小幅提高；但當(dāng)人工砂MB值超過1.2時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度隨之降低。高強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度隨著人工砂MB值的增大持續(xù)降低。

(2) 混凝土的彈性模量隨人工砂MB值的增大而持續(xù)降低，顯著降低時(shí)人工砂MB值為2.1左右。

(3) 不同齡期混凝土的干燥收縮率隨人工砂MB值增大均增加，顯著增加時(shí)人工砂MB值為1.45。

(4) 混凝土碳化深度總體上隨人工砂MB值增大而增加，顯著增加時(shí)人工砂MB值為1.4。

(5) 混凝土的電通量、氯離子擴(kuò)散系數(shù)、孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，均隨人工砂MB值增大呈現(xiàn)先改善再降低的規(guī)律。當(dāng)人工砂MB值不大于1.4時(shí)，對(duì)混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性有一定的改善效果；若MB值大于1.4，混凝土各項(xiàng)耐久性能迅速降低。