混凝土原材料中砂石所含的“泥”一般是指按规定要求可以从砂石中冲洗出来的，粒径在规定数值以下的黏土、尘屑和淤泥。尘屑是指粒径小于某一规定限值的非矿物及小云母片等，含量一般较小。淤泥是指颗粒大小介于黏土和砂子的土粒，在土力学中规定粒径大小在0.0005～0.0050mm范围内的原生矿物质微粒。而黏土则是指岩石在经过长期风化和化学作用后，变质所形成的粒径小于0.005mm的微小颗粒。从结构上看，黏土是一种成层状或层链状分布的硅酸盐矿物集合体；从矿物组成成分上看，黏土主要有高岭石、蒙脱石以及伊利石三种类型基。因此，黏土具有矿物种类多和结构各异的特点。砂石中的黏土仅出现一种矿物成分的情况是很少的，一般是与其伴生的多矿物集合体。聚羧酸减水剂的分子呈梳状结构，主链吸附在水泥颗粒表面上，长链则深入水中，在空间位阻和静电斥力的作用下，表现出良好的分散性。从黏土矿物的微观结构特点，可以知道黏土矿物结构中层间有一定的吸附作用。研究说明，黏土矿物这种层间结构的吸附作用对聚羧酸减水剂分子的吸附很强，导致聚羧酸减水剂分子的一部分被吸附进黏土矿物的结构层中，有时甚至整个聚羧酸减水剂分子都被吸附进去。导致在水泥体中起分散作用的“有效分子”数量减少，在很大程度上抑制了聚羧酸减水剂的分散效果，降低减水率，直接影响聚羧酸减水剂的性能。砂石表面吸附的泥土成分主要为黏土，因此在制备混凝土时砂石含泥就会影响聚羧酸减水剂的性能。而且集料中的含泥量越高，黏土对减水剂和水的吸附就越大，浆体流动度减小；同时黏土会降低混凝土颗粒间的粘结，并在其中形成“空域”，这是含泥量影响混凝土强度的原因。在使用减水剂之前往往需要进行混凝土试配试验来确定的掺量，但该类试验一般不考虑含泥量、石粉含量等因素对聚羧酸减水剂、混凝土性能的影响，这样难免出现在同一混凝土配比和同一聚羧酸掺量下，混凝土性能不同的问题。因此，本文通过试验研究砂石含泥量对聚羧酸高性能减水剂性能的影响，从而为工程施工提供理论依据。
1砂石含泥量对掺聚羧酸减水剂混凝土性能的影响
1.1混凝土抗压强度指标随含泥量的变化
通过抗压试验测定了在4种不同水灰比条件下5组不同含泥量混凝土试样的抗压强度指标，如表1所示。根据表1绘制如图1的曲线，以便看出混凝土强度指标随含泥量的变化趋势。分析图1可知，含泥量在0.8%～2%范围时，掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度随含泥量的升高均有波动，曲线较平缓。这说明含泥量在0.8%～2%变化范围内时，混凝土强度随含泥量增大变化不够明显。因此，含泥量在0.8%～2%范围内对掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度影响不大，有时甚至随含泥量的增大而提高。原因是黏土对减水剂和水分有吸附能力，正是这一种能力使得黏土把混凝土拌料中一小部分的减水剂和水吸到结构内部或表面，致使拌料中的水泥的分散和水化受到影响。当含泥量较小时，黏土对减水剂和水分的吸附能力较弱，同时黏土在混凝土浆体中比较分散，导致黏土对混凝土的强度影响不大。此外，随着水泥的水化反应，水泥浆不断变稠、凝结硬化，在硬化的过程中浆体会发生收缩。例如化学收缩，即水泥浆体在水化过程中发生的体积收缩；由环境温湿度变化引起水泥石内部水分的流失而产生的失水收缩；由于干燥和碳化引起的收缩等。这些收缩将会伴随水泥浆体整个水化和凝结硬化过程，随着由收缩引起的微小空洞和隙缝的发展，经过一段时间，水泥浆体会慢慢地被破坏。在这种情况下，少量的泥土颗粒在水泥浆体初期，不仅可以填补刚出现的空洞及微裂缝，使水泥浆体的密实度增加，还可以防止微裂缝的进一步发展。因此，当集料的含泥量较低时，含泥量在一定程度上可以提高混凝土的抗压强度。
含泥量在2%～5%范围时，掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度随含泥量的增大而降低，曲线较陡。原因是随着含泥量增大，混凝土拌料所含的黏土量增多，这时黏土不但对减水剂和水分的吸附增强，而且黏土会包裹水泥，其所包含的有机物杂质会对水泥的水化反应产生影响，从而在一定程度上减弱了水泥的粘结力；另外由于黏土包含矿物的层状结构，使得水分能够进入到结构内部，这种膨胀性、收缩性产生的后果是混凝土试块硬化后收缩变大，试块密实度降低，这种影响随着含泥量增大更为明显。因此，当含泥量高的时候，混凝土抗压强度下降幅度大，混凝土强度随含泥量变化曲线较含泥量低的时候下降更为急剧。综上所述，含泥量在一定范围内（＜2%）时，掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度受到的影响不大，或在一定程度上提高混凝土的抗压强度。当含泥量在3%以上时，混凝土抗压强度下降的趋势更为明显。虽然不同水灰比的混凝土试块的强度值随含泥量的升高而降低，但是不同强度的变化曲线形状仍然存在明显的差异，由此可见混凝土试块强度受到的影响程度不相同。原因可能是聚羧酸减水剂与水灰比的适应性不同，聚羧酸高性能减水剂对不同水灰比的混凝土强度也产生了影响。
1.2混凝土坍落度指标随含泥量的变化规律
通过试验测定了在聚羧酸高性能减水剂的掺量为2.2%以及不同含泥量、不同水灰比等条件下各混凝土拌合物的坍落度，如表2所示。根据表2中各组混凝土拌合物的坍落度绘制如图2的曲线，以便看出坍落度指标随含泥量的变化趋势。分析图2可知，水灰比分别为0.5、0.45、0.40、0.35时，掺聚羧酸高性能减水剂混凝土拌合物的坍落度随含泥量变化曲线形状相似，4种水灰比条件下的混凝土拌合物坍落度均随含泥量的增加呈下降趋势。
分析其原因，可能有以下几点：（1）由于泥土很细（粒径小于75μm），对聚羧酸高性能减水剂有较强的吸附作用，会影响其正常发挥作用，效果相当于减少减水剂的用量，致使混凝土拌合物的需水量变大。在水用量保持不变的条件下，混凝土拌合物稠度增加，和易性下降，混凝土的流动性变差。因此，聚羧酸高性能减水剂混凝土拌合物的坍落度随含泥量的增加而减小。（2）由于泥土颗粒的增加，浆体的表面积也会随之增大，致使需水量变大，在用水量不变的情况下混凝土拌合物的和易性下降，最终使得混凝土的流动性随含泥量增加而降低。由此说明，聚羧酸高性能减水剂混凝土的坍落度会随着含泥量的增加而减小。（3）虽然泥土的颗粒粒径小于75μm，但仍然比水泥颗粒的粒径大很多，而且泥土颗粒表面比水泥颗粒表面粗糙，浆体内颗粒之间的摩擦力就会增大，因此增大了混凝土拌合物的流动难度，使混凝土拌合物的坍落度减小。
总体上，含泥量在0.8%～3%时，含泥量对聚羧酸高性能减水剂混凝土拌合物流动性的影响曲线呈平稳下降的趋势；含泥量在3%～5%时，含泥量对聚羧酸高性能减水剂混凝土拌合物的流动性影响曲线的下降趋势加剧。这表明砂子的含泥量在3%以上时，含泥量对聚羧酸高性能减水剂混凝土拌合物流动性的影响变大，可能是由于该阶段聚羧酸高性能减水剂的分散能力下降所致。
水灰比（W/C）为0.3和0.4的曲线，含泥量在1.5%～2.0%范围内时，减水率随含泥量的上升却略有上升，与预期结果不吻合，可能是由试验误差或数据的离散性造成；总体上仍体现聚羧酸系减水剂对含泥量较为敏感的特性，而且具有混凝土拌合物流动性随含泥量的上升而降低的特点。
2砂石含泥量对聚羧酸减水剂的适应性
目前市场上的砂分人工砂和天然砂两种，海砂、山砂及河砂属于天然砂，人工砂中含有石粉等对混凝土性能不利的因素，而且价格比河砂高，因此大多使用河砂来制备混凝土。当河砂的颗粒级配达不到要求时，可采用混合砂，即把河砂和人工按一定比例混合使用。经研究发现，砂石中含有泥会对混凝土性能等产生影响。因此，国家标准规定：当混凝土设计强度≤C25时，含泥量限值≤5%；当混凝土设计强度在C55～C30时，含泥量限值≤3%；当混凝土设计强度≥C60时，含泥量限值≤2%。在研究含泥量对聚羧酸减水剂影响时，含泥量大多按2%或5%递增，由于所选范围宽，所以反应出来的变化趋势比较明显。本文不仅以考察砂子含泥量对混凝土抗压强度及流动性的影响为目标，也以考察在国家规定范围内的砂子含泥量与聚羧酸系减水剂的相容性为另一目标。从图1和图2可以看出，聚羧酸减水剂性能受到影响大小的波动发生在含泥量为0.8%～2%、2%～3%、3%～5%这3个区域内。含泥量在这3个范围内时，掺聚羧酸减水剂混凝土的抗压强度和坍落度增减比例如表3所示。
从表3可以看出，从增强效果方面来看，当砂子含泥量为2%时，其与EY－1聚羧酸高性能减水剂的适应性；从流动性方面来看，当含泥量为2%时，虽然混凝土流动性能已经下降，但是总体下降的幅度不大，在3%左右，不会影响混凝土的施工性能。因此，可以认为含泥量为2%时，对EY－1聚羧酸高性能减水剂的适应性。考虑可操作性，在应用时把含泥量控制在2%以下为宜。含泥量超过3%时，每增加1%，混凝土抗压强度减低约5%～6%。
3结语
研究了在4种不同水灰比的条件下、不同含泥量对掺聚羧酸高性能减水剂混凝土性能的影响。当含泥量小于2%时，含泥量对掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度影响不大，有时甚至随含泥量的增大而提高；当含泥量大于2%时，掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的抗压强度随含泥量的增大而降低。掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的流动性随含泥量的增加呈下降趋势，总体上体现了聚羧酸系减水剂对含泥量较为敏感的特性。含泥量为2%时，与ＥＹ－1聚羧酸高性能减水剂的适应性。在工程中，含泥量控制在2%以下为宜。本次试验忽略了含泥量以外其他骨料性状对试验指标的影响，使试验的精度降低，并且在研究砂子含泥量对聚羧酸减水剂性能影响机理时，仅是从宏观的理论进行推断，没有进行微观分析。
