砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)砂漿性能的影響

戴麗聰

（常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213131）

砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)砂漿性能的影響

戴麗聰

（常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213131）

在混凝土中，要求粗骨料能形成一種連續(xù)級(jí)配，各種粒徑的粗骨料能以一定的比例搭配，形成一個(gè)密實(shí)填充系統(tǒng)，這樣制成的混凝土和易性好， 不易發(fā)生分層和離析的現(xiàn)象,本文通過試驗(yàn)探索不同顆粒級(jí)配對(duì)干粉砂漿工作性能、力學(xué)性能和耐久性能的變化情況，綜合比較和經(jīng)濟(jì)成本分析，當(dāng)在確定的配合比下使用顆粒級(jí)配合理的中砂可使得干粉砂漿的性能良好、成本最低，優(yōu)于細(xì)砂與粗砂。

干粉砂漿；顆粒級(jí)配；砂漿性能

0　前言

干粉砂漿是指經(jīng)干燥篩分處理的細(xì)集料與無機(jī)膠結(jié)料、保水增稠材料、礦物摻合料和添加劑按一定比例進(jìn)行物理混合而成的一種顆粒狀或粉狀，以袋裝或散裝的形式運(yùn)至工地，加水拌和后即可直接使用的物料。

在混凝土中，要求粗骨料能行成一種連續(xù)級(jí)配，各種粒徑的粗骨料能以一定的比例搭配，形成一個(gè)密實(shí)填充系統(tǒng)，這樣制成的混凝土和易性好，不易發(fā)生分層和離析的現(xiàn)象。同樣對(duì)于干粉砂漿來說，砂也應(yīng)該有合理的顆粒級(jí)配和粗細(xì)搭配: 粗顆粒砂不能過多，否則砂漿會(huì)產(chǎn)生泌水現(xiàn)象， 砂漿分層，但細(xì)顆粒砂也不能過多，雖然細(xì)顆粒的砂能提高砂漿保水性，不易分層，但會(huì)降低砂漿流動(dòng)度，增加用水量，影響砂漿性能。

為了解決這個(gè)問題，推動(dòng)干粉砂漿在國內(nèi)的應(yīng)用，通過試驗(yàn)，探索保持水泥砂漿流動(dòng)度不變和水灰比不變時(shí)，如何保持砂漿流動(dòng)性能和力學(xué)性能的處于最佳狀態(tài)，故提出研究砂的顆粒級(jí)配對(duì)砂漿性能的影響這一課題。

1　研究內(nèi)容

1.1基準(zhǔn)配合比

本試驗(yàn)選定灰砂比為 1 : 3（砂采用標(biāo)準(zhǔn)砂），稠度控制在 100 正負(fù) 10 之間，強(qiáng)度等級(jí)為 M7.5。

1.2稠化粉摻量的確定

在干粉砂漿中選用稠化粉來改善砂漿的和易性，其摻量決定了砂漿的質(zhì)量與成本。通過保水性能和力學(xué)性能試驗(yàn)研究對(duì)干粉砂漿性能的影響，確定適宜摻量。

1.3砂的顆粒級(jí)配試驗(yàn)

1.3.1水灰比

在配合比確定的情況下，摻入不同顆粒級(jí)配的砂，使其稠度在 (100±10)mm 范圍的情況下，觀察干粉砂漿水灰比情況。

1.3.2工作性能

分別使用不同模數(shù)的砂子，相同模數(shù)不同級(jí)配的砂子，觀察干粉砂漿稠度、密度、分層度、凝結(jié)時(shí)間和保水率的工作性能。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，稠度應(yīng)在 (100±10)mm 范圍內(nèi)，分層度值在 10～25mm；初凝時(shí)間≥3h，終凝時(shí)間≤8h；保水率≥88%。

1.3.3力學(xué)性能

分別使用不同模數(shù)的砂子，相同模數(shù)不同級(jí)配的砂子，觀察干粉砂漿立方體抗壓強(qiáng)度（3d、28d 齡期強(qiáng)度）的力學(xué)性能。

1.3.4收縮性能

分別使用不同模數(shù)的砂子，相同模數(shù)不同級(jí)配的砂子，觀察干粉砂漿的收縮性能變化情況，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，收縮率≤0.5%。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 70－90 建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法，考察干粉砂漿各方面技術(shù)性能指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)，并根據(jù)上述試驗(yàn)確定探索性能良好，成本最低的干粉砂漿。

2　試驗(yàn)原材料

2.1水泥

試驗(yàn)選用的是普通硅酸鹽水泥 42.5，性能見表 1。

表1　普通硅酸鹽水泥 42.5 的基本性能

2.2砂子

河砂，在烘箱溫度為 (100±5)℃ 的烘干箱內(nèi)烘 6h，烘干后過 0.16mm、0.315mm、0.63mm、1.25mm、2.5mm、5mm的篩。

表2　黃砂的性能

2.3稠化粉

砂漿稠化粉是自配的一種有機(jī)與無機(jī)復(fù)合材料，稠化粉是一種非引氣及非石灰型粉狀復(fù)合材料，它安全、無毒、無放射性和無腐蝕性，稠化粉通過材料對(duì)水分子的物理吸附作用，從而達(dá)到使砂漿增稠、保水之目的，砂漿各項(xiàng)物理力學(xué)性能均滿足規(guī)范要求，砂漿與磚及砼基體粘結(jié)良好，耐久性能良好。

2.4水

自來水

3　試驗(yàn)方法及內(nèi)容

3.1砂漿的基本性能試驗(yàn)

采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 70－90 《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測定。為了研究砂的顆粒級(jí)配對(duì)砂漿性能的影響，設(shè)計(jì)了 6 個(gè)不同的模數(shù)及 12 個(gè)不同的顆粒級(jí)配的砂子做試驗(yàn)，本試驗(yàn)選定灰砂比為 1∶3，水灰比在 0.6～0.7 左右，使用標(biāo)準(zhǔn)砂的水泥砂漿作為基準(zhǔn)砂漿，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：基準(zhǔn)砂漿在滿足稠度 (100±10)mm 范圍的情況下，砂漿工作性能良好無泌水離析現(xiàn)象，和易性良好，砂漿的 7d、28d 強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保水性能較好。具體數(shù)據(jù)見表 3。

表3　砂漿的配合比試驗(yàn)

3.2砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)干粉砂漿性能的影響

3.2.1模數(shù)對(duì)水灰比的影響

圖1　模數(shù)與水灰比的關(guān)系

由圖 1 可知，在控制稠度一定的情況下中砂的工作性能優(yōu)于細(xì)砂和粗砂。由此可知，良好的顆粒級(jí)配可以在保證一定的工作性能和強(qiáng)度的情況下，減少需水量。在砂的模數(shù)為細(xì)砂時(shí)水灰比較小在 0.64 以上，當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)為中砂的時(shí)水灰比在 0.61 到 0.65 之間，在相同的稠度下中砂的工作性能將優(yōu)于細(xì)砂，當(dāng)砂的模數(shù)為粗砂的時(shí)候，水灰比進(jìn)一步升高，導(dǎo)致出現(xiàn)比較嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。

3.2.2模數(shù)對(duì)保水率的影響

圖2　模數(shù)與保水率的關(guān)系

由圖 2 可知在稠度控制在 (100±10)mm 的情況下，隨著細(xì)度模數(shù)的增加，保水率逐漸降低，相通模數(shù)的情況下，保水率幾乎保持不變，同時(shí)從試驗(yàn)得出結(jié)果，細(xì)砂與中砂的保水率在 94 到 97 這個(gè)范圍內(nèi)，而粗砂的保水率就比較低，導(dǎo)致出現(xiàn)明顯的泌水現(xiàn)象。

3.2.3模數(shù)對(duì)強(qiáng)度的影響

由圖 3 與圖 4 可知，在配料確定、稠度控制在(100±10)mm 的情況下，中砂的 7d、28d 強(qiáng)度大于細(xì)砂和粗砂。同時(shí)中砂的 28d 后期強(qiáng)度增進(jìn)比細(xì)砂與粗砂都高。設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 7.5MPa，一般在 7d 強(qiáng)度的時(shí)候中砂會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而粗砂與細(xì)砂不能達(dá)到，一般在 5MPa。而 28d 強(qiáng)度中砂的增進(jìn)比較大，可以達(dá)到 8MPa，而細(xì)砂與粗砂后期強(qiáng)度增加很有限?；?。細(xì)砂在模數(shù)相同級(jí)配不同的情況下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，則會(huì)導(dǎo)致水灰比的增高。相反中砂在模數(shù)相同級(jí)配不同的情況下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，則會(huì)導(dǎo)致水灰比的降低。

圖3　模數(shù)與 7d 強(qiáng)度的關(guān)系

圖4　模數(shù)與 28d 強(qiáng)度的關(guān)系

圖5　0.63以下砂含量對(duì)砂漿性能的影響

圖6　不同級(jí)配對(duì)水灰比的影響

圖7　不同級(jí)配對(duì)保水率的影響

由圖 7 可知在相同模數(shù)不同級(jí)配的情況下，相同模數(shù)的保水率幾乎一樣，無明顯變化。隨著細(xì)度模數(shù)的增加，保水率下降，細(xì)砂與中砂的保水率保持在 95% 左右，而粗砂的保水率在相同的模數(shù)但不同級(jí)配的情況下出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)。

3.3.3不同級(jí)配對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響

由圖 8、9 可知，在配料確定、稠度控制在 (100±10)mm的情況下，相同模數(shù)不同級(jí)配的情況下強(qiáng)度無明顯差別。但是中砂不同的級(jí)配強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，在保持細(xì)度模數(shù)不變的情況下如果 0.63 以下的砂含量提高，7d 與 28d 強(qiáng)度均會(huì)育所提高。

圖8　不同級(jí)配對(duì) 7d 強(qiáng)度的影響

圖9　不同級(jí)配對(duì) 28d 強(qiáng)度的影響

3.4其他性能分析

通過上述試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，基本確定了基本確定使用灰砂比 1∶3，水灰比 0.6～0.7 左右，通過各個(gè)不同顆粒級(jí)配，不同模數(shù)之間的對(duì)比，初步了解了砂的顆粒級(jí)配對(duì)砂漿性能的影響。

3.4.1工作性能

在配合比確定的情況下，對(duì)不同的砂的細(xì)度模數(shù)及顆粒級(jí)配，依次做了稠度試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)和保水率試驗(yàn)，并找到工作性能良好的顆粒級(jí)配。

表5　不同顆粒級(jí)配砂子的砂漿的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

由表 5 可知：（1）分層度：在水灰比確定的情況下，分層度跟保水率有很大的聯(lián)系，保水率越大分層度就越小。（2）初凝時(shí)間：初凝時(shí)間一般在 6～7 個(gè)小時(shí)之間，隨著細(xì)度模數(shù)的增大，初凝時(shí)間也在增加。（3）終凝時(shí)間：終凝時(shí)間一般在 7～8 個(gè)小時(shí)之間，隨著細(xì)度模數(shù)的增加，終凝時(shí)間也會(huì)增加。

4　結(jié)論

本文主要探討了砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)干粉砂漿的性能影響，其基本能滿足 JGJ 70－90《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)過程中得到了許多規(guī)律性的知識(shí)：

（1）在不同模數(shù)的情況下，稠度、密度基本保持不變，與基準(zhǔn)類似。干粉砂漿隨著細(xì)度模數(shù)的增大要保持稠度在 (100±10)mm 范圍內(nèi)，需水量逐漸減小，也就是說細(xì)砂由于比表面積增大，所要包裹的面積增大，所需的水泥漿體也要增多，所以中砂的水灰比在相同的配合比的情況下小于細(xì)砂與粗砂；與基準(zhǔn)試驗(yàn)相比較，干粉砂漿的凝結(jié)時(shí)間出現(xiàn)了一些組分的變化，但是不大，細(xì)砂與中砂的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間沒有發(fā)生變化依然維持在初凝為 6h30min 左右，終凝時(shí)間維持在 7h45min，但是粗砂的初凝和終凝都滯后了30～60min；細(xì)砂和中砂的保水比較好，一般保水率均在 95%以上，但是粗砂的保水性不理想，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，保水率下降到 90% 以下；在強(qiáng)度方面使用不同的顆粒級(jí)配的細(xì)集料，相比較砂漿 3d 的強(qiáng)度使用中砂的砂漿試件可以達(dá)到 6MPa 略高于使用粗砂和細(xì)砂的砂漿試件，并且使用粗砂的砂漿強(qiáng)度高于使用細(xì)砂的砂漿試件，28d 強(qiáng)度使用中砂的砂漿可以達(dá)到8個(gè)兆帕高于使用細(xì)砂與粗砂的砂漿。說明在力學(xué)性能上，使用中砂的砂漿，顆粒級(jí)配合理，其試件強(qiáng)度高于顆粒級(jí)配不合理的細(xì)砂和粗砂；

（2）在相同模數(shù)不同級(jí)配的情況下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，則會(huì)導(dǎo)致水灰比的增高。相反中砂在模數(shù)相同級(jí)配不同的情況下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，則會(huì)導(dǎo)致水灰比的降低；隨著細(xì)度模數(shù)的增加，保水率下降，細(xì)砂與中砂的保水率保持在 95% 左右，而粗砂的保水率在相同的模數(shù)但不同級(jí)配的情況下出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)；中砂不同的級(jí)配強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，在保持細(xì)度模數(shù)不變的情況下如果 0.63 以下的砂含量提高，7d 與 28d 強(qiáng)度均會(huì)有所提高。

通過試驗(yàn)探索不同顆粒級(jí)配對(duì)干粉砂漿工作性能、力學(xué)性能和耐久性能的變化情況，綜合比較和經(jīng)濟(jì)成本分析，當(dāng)在確定的配合比下使用顆粒級(jí)配合理的中砂使得干粉砂漿的性能良好、成本最低，優(yōu)于細(xì)砂與粗砂。

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戴麗聰（1985－），男，助理工程師