干拌砂漿物理力學(xué)性能研究與應(yīng)用

謝秋柏，姜 皓，楊 軍

（1.長春工程學(xué)院土木工程學(xué)院；2.后勤處，長春 130012）

0 引言

干拌砂漿，是指由專門的廠家生產(chǎn)的一種新型建筑砂漿品種，它是由細(xì)骨料砂子，膠凝材料（水泥、石膏、石灰等），在加以摻合料和化學(xué)添加劑經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)量控制，經(jīng)干燥、計(jì)量混合物后袋裝或散裝至施工現(xiàn)場，加水直接使用的砂漿產(chǎn)品。干拌砂漿替代現(xiàn)場拌制的傳統(tǒng)砂漿，就像商品混凝土一樣得到推廣和應(yīng)用。在國外，干拌砂漿在20世紀(jì)50年代末就大量地應(yīng)用。在歐洲，如德國早已將干拌砂漿作為砂漿類建筑材料，全國有75個(gè)干拌砂漿工廠。國外干拌砂漿生產(chǎn)年產(chǎn)量一般都在2千萬t左右，在歐洲，大約有85%的建筑砂漿屬于干拌砂漿。

1 干拌砂漿在國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r及課題的提出

干拌砂漿在我國發(fā)展的歷史不長，才近20年，但隨著建筑業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建筑科技的進(jìn)步，干拌砂漿有利環(huán)境保護(hù)，減少污染，提高建筑質(zhì)量，受到建筑施工企業(yè)的青睞，國內(nèi)各個(gè)大城市已相繼出臺(tái)一些政策，大力推廣干拌砂漿的使用。如今干拌砂漿廠也在一些城市，如北京、上海、廣州等周邊地區(qū)建立，多達(dá)300余家，產(chǎn)量在上百萬噸以上。我省及長春市也下發(fā)很多文件，禁止在現(xiàn)場攪拌混凝土及砂漿。一些小型的干拌砂漿企業(yè)也應(yīng)運(yùn)而生，但這些干拌砂漿廠只生產(chǎn)特種砂漿、黏貼苯板、保溫砂漿等。建筑業(yè)所用的干拌砌筑砂漿很少有人生產(chǎn)，甚至根本無人問津，究其原因是成本較高，現(xiàn)場攪拌的砂漿較干拌的砌筑砂漿成本低得多，十分不利于建筑業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)。為此，利用工業(yè)的廢料——粉煤灰，采用高摻量，部分取代水泥，再配置一定數(shù)量的外加劑，使其成本降低，達(dá)到施工企業(yè)能承受的成本，這樣，就可以使干拌砌筑砂漿得以推廣應(yīng)用。

2 干拌砂漿試驗(yàn)研究情況

2.1 采用高摻量粉煤灰配制干拌水泥砌筑砂漿

采用水泥、工業(yè)廢料——粉煤灰，選擇適當(dāng)?shù)募せ顒┘巴饧觿﹣硌芯科鲋嗌皾{，使其生產(chǎn)的干拌砂漿與傳統(tǒng)的水泥砌筑砂漿成本相當(dāng)，其物理力學(xué)性能皆優(yōu)于傳統(tǒng)的水泥砌筑砂漿。粉煤灰的加入可以改善砂漿的物理性能，其加入量適當(dāng)，不影響其力學(xué)性能。首先控制粉煤灰加入量，粉煤灰摻量達(dá)65%～75%，配制 M2.5～M5.0水泥砂漿；摻入粉煤灰55%～60%，配制M10.0～M15.0的水泥砌筑砂漿；摻入粉煤灰45%～50%，配制M20.0以上等級(jí)的水泥砌筑砂漿，配以適當(dāng)?shù)募せ顒┘巴饧觿?，即可配制出所要求的?qiáng)度等級(jí)砂漿。經(jīng)多次試驗(yàn)研究表明，高摻量粉煤灰的加入，使其價(jià)格與傳統(tǒng)水泥砌筑砂漿相同，性能皆優(yōu)于傳統(tǒng)水泥砌筑砂漿。

2.2 干拌水泥砌筑砂漿物理力學(xué)性能

2.2.1 干拌水泥砌筑砂漿的配合比及力學(xué)性能

研制時(shí)采用超量代換法，加入粉煤灰，其分層度、保水性均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，密度較大，采用不同的灰砂比可得出不同等級(jí)的水泥砌筑砂漿。這樣的配合比，能夠達(dá)到早期強(qiáng)度略低，中后期強(qiáng)度較高的效果。

研制過程中按等量取代法加入粉煤灰，實(shí)驗(yàn)表明其密度在1 800kg/m3左右，較超量取代法密度小，其早期強(qiáng)度降低得明顯，雖然后期強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計(jì)的水泥砌筑砂漿的要求，但尚不能滿足施工現(xiàn)場的要求。從表1中可以看出超量取代法加入粉煤灰完全可以滿足其物理力學(xué)性能要求。

表1 砂漿配合比及力學(xué)性能

2.2.2 干拌水泥砌筑砂漿的干縮值

表2 干拌水泥砌筑砂漿干縮值

試件制備參照水泥膠砂強(qiáng)度成型，按灰砂比成型，在水泥砂漿養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，7d開始，測定初長，此后每隔7d測試試件長度，直到56d為止。測定儀器為比長儀（見圖1），千分表經(jīng)過計(jì)量標(biāo)定。測定干拌水泥砌筑砂漿干縮值試件尺寸為40mm×40mm×160mm。經(jīng)過試驗(yàn)證明，28d之后，干拌水泥砂漿的干縮值變化不大。7～14d干縮值最大，主要由于失水所引起，與一般普通水泥砂漿的干縮值比較，干拌水泥砌筑砂漿的干縮值要小得多。一般普通水泥砌筑砂漿的干縮值0.06%～0.09%。表2中所列干縮值為最大值，實(shí)際上，一般還要比這小。經(jīng)過數(shù)十次不同配合比試驗(yàn)。其粉煤灰等量取代的水泥砌筑砂漿的干縮值與一般普通的水泥砌筑砂漿干縮值一樣。加入不同的激活劑、外加劑，其干縮值變化不是太大，經(jīng)試驗(yàn)證明其干縮值與其加水量、保水率有著直接關(guān)系。干拌水泥砌筑砂漿和易性好，保水性好，其干縮值就小，特別早期不失水，這尤為重要。

圖1 比長儀

2.2.3 干拌水泥砌筑砂漿抗?jié)B性能檢測

干拌水泥砌筑砂漿的抗?jié)B性能主要測定其抗?jié)B壓力，采用的儀器為砂漿滲透試驗(yàn)儀（見圖2）。

圖2 砂漿滲透試驗(yàn)儀

將試驗(yàn)用的材料用砂漿攪拌機(jī)攪拌好后，裝入截頭圓錐砂漿抗?jié)B試模中，上口徑70mm，下口直徑80mm，高30mm，用搗棒插搗。

試件成型24h后脫模，放于溫度（20±1）℃條件下，在濕度100%養(yǎng)護(hù)至14d后，進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)之前，應(yīng)將抗?jié)B試件自然風(fēng)干2h，等其試件表面干燥后，即可進(jìn)行砂漿抗?jié)B壓力試驗(yàn)。按照試驗(yàn)方法規(guī)定，每組試件成型6個(gè)，安放到抗?jié)B試驗(yàn)儀上，從0.2MPa開始加壓，保持2h，增加到0.3MPa后，每間隔1h增加0.1MPa，直至6個(gè)試件有3個(gè)試件端面出現(xiàn)滲水情況，即停止試驗(yàn)，并記下此刻的壓力值Pi，若試驗(yàn)壓力值達(dá)1.5MPa，6個(gè)試件中仍沒有出現(xiàn)3個(gè)試件滲水，也應(yīng)停止試驗(yàn)，此時(shí)抗?jié)B壓力應(yīng)記為1.6MPa。通過多次試驗(yàn)，等量代換的試件，密度小的試件，其抗?jié)B性能不好，超量代換的試件，密度大的試件如表1，所列的配合比進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，其抗?jié)B性能都較好，達(dá)到1.6MPa，滿足抗?jié)B設(shè)計(jì)要求。

2.2.4 干拌水泥砌筑砂漿抗凍性能。

采用GOW－010L系全自動(dòng)凍融試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行干拌水泥砌筑砂漿抗凍性能試驗(yàn)，該試驗(yàn)機(jī)為自動(dòng)凍融循環(huán)（見圖3）。

將制作好的試件，放入凍融試驗(yàn)機(jī)工作室，設(shè)置到－15℃，15次凍融循環(huán)，直至凍融循環(huán)結(jié)束，將試件取出分別測定其質(zhì)量損失百分率，抗壓強(qiáng)度損失率。按照干拌砂漿的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定抗壓強(qiáng)度的損失率不大于25%，質(zhì)量損失率不大于5%。

每個(gè)配合比制作3組試件，試件按立方體抗壓試件制作，其中一組測定干拌砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度，其余的用作抗凍對(duì)比抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)表明，干拌水泥砌筑砂漿抗凍性能較好，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 GOW－010L系全自動(dòng)凍融試驗(yàn)機(jī)

表3 干拌水泥砌筑砂漿的抗凍性能

試驗(yàn)表明，干拌水泥砌筑砂漿的抗凍性能很好，均滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 干拌水泥砌筑砂漿在工程中的應(yīng)用

吉林省長春市在建的軍區(qū)干休所工程采用了強(qiáng)度為 M10.0、M7.5、M5.0的干拌水泥砌筑砂漿，用于墻體砌筑和抹灰，該干拌砂漿污染小、施工速度快、和易性好、黏聚性較大，較傳統(tǒng)的同等級(jí)砂漿泌水小、收縮小、硬化后強(qiáng)度高。

在這里特別要強(qiáng)調(diào)，一定要嚴(yán)格控制加水量，施工現(xiàn)場加水量控制不好，過多出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，導(dǎo)致其干拌水泥砌筑物理力學(xué)性能都會(huì)出現(xiàn)變化。為此，在使用干拌水泥砌筑砂漿時(shí)，一定要控制好施工現(xiàn)場水、灰的配合比，使得干拌水泥砌筑砂漿得到推廣應(yīng)用。

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［2］馬一平，張匯，談慕華，等.PA6短纖維對(duì)水泥基材料塑性開裂的影響及其工程應(yīng)用［J］.河南科學(xué)，2002（6）：674－676.

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