機(jī)制砂對濕拌砂漿性能的影響

陳景，黃海珂，劉永道，王晶晶，甘戈金，盧佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川　成都　610052）

機(jī)制砂對濕拌砂漿性能的影響

陳景，黃海珂，劉永道，王晶晶，甘戈金，盧佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川成都610052）

本文研究了機(jī)制砂的顆粒級配以及石粉含量對濕拌砂漿使用性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明：選用級配良好，細(xì)度模數(shù)在1.8～2.3 的機(jī)制砂制備的濕拌砂漿，具有較好的工作性能、力學(xué)性能與耐久性能；機(jī)制砂石粉含量控制在 10% 以內(nèi)，能夠很好的滿足施工質(zhì)量要求。

機(jī)制砂；濕拌砂漿；工作性能；開放時間

0　前言

濕拌砂漿，是將各組成材料按一定比例，在攪拌站經(jīng)計(jì)量、拌制均勻后，采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至使用地點(diǎn)，放入專用容器儲存，并在規(guī)定時間內(nèi)使用完畢的濕拌拌合物。但是，由于我國建筑工程的快速發(fā)展、天然砂資源匱乏以及生態(tài)環(huán)保要求，機(jī)制砂的應(yīng)用得到了廣泛的推廣[1]。利用機(jī)制砂制備濕拌砂漿具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益[2]。但目前機(jī)制砂質(zhì)量參差不齊，粒徑級配、石粉含量波動大，這對于濕拌砂漿的工作性能以及施工應(yīng)用影響較大[3-7]。

近年來，機(jī)制砂對于干混砂漿影響的研究較多[8-10]，主要集中在顆粒級配、石粉含量等對于砂漿工作性能、力學(xué)性能及耐久性能的影響，而對濕拌砂漿性能研究較少[11-15]。因此，本文在現(xiàn)有的成果基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的研究了機(jī)制砂不同級配及石粉含量對濕拌砂漿工作性能、開放時間、力學(xué)性能及耐久性能的影響，對生產(chǎn)質(zhì)量控制進(jìn)行指導(dǎo)。

1　原材料與試驗(yàn)方案

1.1原材料

（1）水泥： P?O 42.5R 水泥，其基本性能見表 1。

表1　普通硅酸鹽水泥的基本性能

（2）粉煤灰：II 級粉煤灰，細(xì)度 13.9%，燒失量 4.6%，需水量比 98%。

（3）機(jī)制砂：產(chǎn)自于成都彭州，細(xì)度模數(shù) 2.7，石粉含量 5%，根據(jù)試驗(yàn)需要，人工調(diào)配，其級配如表 2。

表2　機(jī)制砂顆粒級配

（4）外加劑：廣州某公司的塑化劑 G1 和調(diào)節(jié)劑 G2。

1.2試驗(yàn)方法

機(jī)制砂的篩分、細(xì)度模數(shù)的計(jì)算及石粉含量，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684－2011《建設(shè)用砂》。

機(jī)制砂的容重測試、稠度、分層度、保水性、抗壓強(qiáng)度、凝結(jié)時間及干燥收縮等，參照標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 70－2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

濕拌砂漿開放時間，是指砂漿能夠滿足生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工質(zhì)量要求的最長存放時間。

1.3試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

本文選用 M10、M15 為例，研究不同級配以及石粉含量對機(jī)制砂性能的影響，其具體的配比，見表 3。其中，編號1～5 為不同級配機(jī)制砂對 M10 影響試驗(yàn)配比；6～10 為不同級配機(jī)制砂對 M15 影響試配配比；11～14 為不同石粉含量（0%～15%）對 M15 影響試驗(yàn)配比；15～17 為不同石粉含量（0%～15%）對 M15 影響試驗(yàn)配比。

表3　試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)　　kg/m3

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿性能的影響

2.1.1不同級配機(jī)制砂對工作性能的影響

五種不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿工作性能的影響如表 4所示。

表 4 中選用 A、B 機(jī)制砂制備的濕拌砂漿出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，保水性較差；選用 C、D 制備的濕拌砂漿工作性能良好，粘度合適，無泌水現(xiàn)象，分層度小；A、B 型機(jī)制砂，粗顆粒多，細(xì)顆粒少，濕拌砂漿的流動性以及保水性變差；同時，其石粉含量低，固體顆粒的比表面積小，容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。 C、D 型機(jī)制砂，級配較 A、B 型好，其流動性與保水性均較好，含有適量的細(xì)顆粒，能夠填充在粗顆粒之間，降低內(nèi)部摩擦力，提高其流動性能。E 型機(jī)制砂細(xì)顆粒更多，其需水量更大，其流動性與保水性都較差，而且由于其粉料的增多，容易使?jié)癜枭皾{粘度增大，造成施工不便，同時后期易粉化，收縮大。

因此，機(jī)制砂級配及細(xì)度模數(shù)對濕拌砂漿工作性能影響較大。在制備濕拌砂漿的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)制砂的級配，以滿足濕拌砂漿工作性能的要求。

表4　不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿工作性能的影響

2.1.2不同級配機(jī)制砂對開放時間的影響

開放時間是指預(yù)拌砂漿加水拌合后，在初凝以前所具有足夠的工作性、尚能進(jìn)行正常施工操作的時間。不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿開放時間的影響如表 5。

表5　不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿開放時間的影響

選用 A 型機(jī)制砂制備的濕拌砂漿開放時間最小，選用 C機(jī)制砂的開放時間最長。其主要原因：A 型砂粗顆粒較多，保水性差，在放置過程中失水快，表面硬化快，外加劑沒有發(fā)揮出緩凝效應(yīng)；E 型砂細(xì)顆粒較多，需水量增大，石粉對于外加劑的吸附加強(qiáng)，使得外加劑實(shí)際效應(yīng)降低，不能提高開放時間；C 型砂級配合適，外加劑作用效果最優(yōu)。

2.1.3不同級配機(jī)制砂對抗壓強(qiáng)度與干燥收縮影響

不同級配機(jī)制砂對抗壓強(qiáng)度影響如圖 1 所示，隨著細(xì)度模數(shù)的增大，濕拌砂漿的抗壓強(qiáng)度先增大后降低，其中 C 型砂制備的濕拌砂漿強(qiáng)度最優(yōu)，B、D、A 型砂次之，E 型砂最差。

圖1　不同級配砂對濕拌砂漿抗壓強(qiáng)度影響

圖2　不同級配砂對濕拌砂漿干燥收縮影響

C 型砂級配相對較好，粗顆粒之間被有效填充，形成密實(shí)嵌擠，促使其水化后強(qiáng)度最好；A 型砂粗顆粒較多，細(xì)顆粒較少，骨架之間的孔隙沒有被有效地填充，而且漿體保水性差，水分散失過快，影響后期強(qiáng)度發(fā)展；E 型砂細(xì)顆粒較多，在預(yù)拌砂漿中沒能形成骨架結(jié)構(gòu)，使得總比表面積增大，從而顆粒之間粘結(jié)強(qiáng)度降低，部分顆粒呈游離松散狀態(tài)，其強(qiáng)度降低。

不同級配機(jī)制砂對濕拌砂漿干燥收縮的影響如圖 2，隨著細(xì)度模數(shù)的增大，濕拌砂漿收縮率先減小后增大，其中A 型砂收縮值最大，C 型最小。其原因在于，機(jī)制砂級配不同，粗細(xì)顆粒的含量不一樣，導(dǎo)致形成的濕拌砂漿內(nèi)部密實(shí)度不同，C 型級配合理，形成良好的孔結(jié)構(gòu)；然而，A型砂細(xì)顆粒含量少，內(nèi)部孔隙率大，收縮值大。

2.2不同石粉含量機(jī)制砂對濕拌砂漿性能影響

2.2.1不同石粉含量機(jī)制砂對工作性能影響

不同石粉含量機(jī)制砂對濕拌砂漿工作性能的影響如表 6所示。其中，對于 M10 砂漿，石粉含量在 10% 時，工作性能與保水性最好；對于 M15 砂漿，石粉含量在 15% 時，其工作性能與保水性最優(yōu)。隨著石粉摻量的提高，濕拌砂漿的工作性能得到改善，當(dāng)石粉摻量超過一定量，反而會降低濕拌砂漿的工作性能。這主要是由于過量的石粉不能被足夠的水泥粘結(jié)，從而影響其保水與工作性。

表6　不同石粉含量機(jī)制砂對濕拌砂漿性能影響

2.2.2不同石粉含量機(jī)制砂對開放時間影響

不同石粉含量機(jī)制砂對開放時間影響如表 7 所示。對于M10 和 M15 砂漿，當(dāng)石粉摻量為 10% 時，凝結(jié)時間最長；當(dāng)不含石粉時，凝結(jié)時間最短。其主要原因：當(dāng)機(jī)制砂中不含有石粉，其保水性差，水分散失快，影響緩凝效果；當(dāng)石粉含量過高，石粉對外加劑的吸附明顯，從而降低對水泥的緩凝效應(yīng)。

表7　不同石粉含量機(jī)制砂對開放時間的影響

2.2.3不同石粉含量機(jī)制砂對抗壓強(qiáng)度與收縮性能的影響

不同石粉含量機(jī)制砂對抗壓強(qiáng)度的影響如圖 3 所示，對于M10 砂漿，當(dāng)石粉含量在 10%，其抗壓強(qiáng)度最高；對于M15 砂漿，隨著石粉含量的提高，抗壓強(qiáng)度逐漸增大。石粉在適宜摻量內(nèi)，可以提高試件的抗壓強(qiáng)度，主要是由石粉的微集料效應(yīng)、微晶核效應(yīng)和特定的化學(xué)效應(yīng)所決定。然而，隨著石粉含量的增加，強(qiáng)度也會隨之降低，這主要是在水泥漿用量一定的情況下，不足以包裹集料，其粘附性減小，粘聚力降低，最終在硬化后期抗壓強(qiáng)度下降。

圖3　石粉摻量對砂漿抗壓強(qiáng)度影響

不同石粉含量機(jī)制砂對干燥收縮的影響，如圖 4 所示，對于 M10 砂漿，當(dāng)石粉摻量為 10%，56d 收縮率最小，僅為6.85×10-4；對于 M15 砂漿，當(dāng)石粉摻量為 10%，56d 收縮率最小，為 8.32×10-4。主要原因，石粉含量較少時，水泥顆粒間的毛細(xì)孔隙不能被充分填充，以及粗顆粒之間的孔隙沒有足夠的漿體填充，拌合物的整體孔隙率較大，砂漿收縮較大；當(dāng)石粉含量增大到達(dá)一定程度，即石粉顆?？梢愿嗵畛淇紫?，收縮率最小；隨著砂漿強(qiáng)度等級的提高，水泥用量的增多，干燥收縮率增大。

圖4　石粉摻量對砂漿收縮率影響

從結(jié)果可以看出，石粉摻量的變化對工作性能、開放時間、抗壓強(qiáng)度、收縮性能都不一致，這與其強(qiáng)度等級、膠材體系、用水量等都有關(guān)系。在生產(chǎn)應(yīng)用時，一定要將石粉含量控制嚴(yán)格，選取較低限制，才能有效的防止質(zhì)量問題。

3　結(jié)論

（1）選用級配良好的機(jī)制砂配制的濕拌砂漿，工作性能、力學(xué)性能、收縮性能都較好，很好的滿足施工質(zhì)量要求，細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在 1.8～2.3。當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大于2.6，粗顆粒含量較多，濕拌砂漿的保水性和流動性都較差且抗壓強(qiáng)度和開放時間有所下降；當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)低于 1.6，細(xì)顆粒含量較多，特別是石粉顆粒較多時，濕拌砂漿的工作性能降低，力學(xué)性能降低。

（2）適量的提高機(jī)制砂中石粉含量，能夠改善濕拌砂漿的工作性能，提高抗壓強(qiáng)度，降低收縮；隨著砂漿強(qiáng)度等級的不同，石粉含量的最宜摻量也不同。總的來說，制備濕拌砂漿宜將石粉含量控制在10%。

[1] 魯恩僑．淺談機(jī)制砂的應(yīng)用[J]．建筑與預(yù)算，2014(2)：49-51.

[2] JGJ/T 223－2010．預(yù)拌砂漿[S]．

[3] 劉朝暉，王模．石粉含量對機(jī)制砂水泥砂漿性能的影響研究[J]．公路與汽運(yùn)，2013(2)：111-114.

[4] 趙立群，陳寧．機(jī)制砂和天然石屑制備預(yù)拌砂漿性能研究[C]，2009．

[5] 劉春蘋，季韜，周豐，等．機(jī)制砂取代率及石粉摻量對人工砂砂漿流動度與力學(xué)性能的影響[J]．福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014(1)：128-132.

[6] 任啟欣，蔣正武，張長貴．機(jī)制砂在普通干混砂漿中的應(yīng)用研究[C]．化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[7] 季韜，劉春蘋，林旭健，等．機(jī)制砂率和石粉對人工砂砂漿抗?jié)B性能的影響[J]．福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(3)∶380-384.

[8] 朱柯．機(jī)制砂干混砌筑砂漿的性能研究[D]．重慶大學(xué)，2013．

[9] 朱柯，程玉雷．機(jī)制砂對砂漿性能影響研究[J]．四川建材，2012(4)：33-35.

[10] 楊曉艷．機(jī)制砂在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用研究[D]．重慶交通大學(xué)，2010．

[11] 李從波，陳均僑，周常林，等．淺談濕拌砂漿的發(fā)展之路[J]．廣東建材，2013(8)：12-14.

[12] 陳均僑，蔣金明，石柱銘，等．預(yù)拌砂漿產(chǎn)業(yè)化新途徑的探索—新概念濕拌砂漿的生產(chǎn)及應(yīng)用總結(jié)[J]．廣東建材．2013(9)：5-10.

[13] 張禹，王雯．砂漿稠度變化對濕拌砂漿性能的影響[J]．廣東建材，2010(6)：137-139.

[14] 李從波，詹鎮(zhèn)峰，謝浩，等．生產(chǎn)配送模式對濕拌砂漿成本的影響分析研究[J]．廣東建材，2014(4)：68-70.

[15] 劉云，高楊．濕拌砂漿的生產(chǎn)與機(jī)械化施工[J]．廣東建材，2013(9)：108-112.

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Effects of machine-made sand on the properties of wet-mixed mortar

Chen Jing, Huang Haike, Liu Yongdao, Wang Jingjing, Ge Jin Gan, Lu Jialin
(1China Construction Ready Mixed Concrete Co., Ltd., Chengdu610052)

The effects of the grain composition and limestone powder of machine-made sand on the properties of wet-mixedmortar was investigated in this paper. The results show that machine-made sand with good grain composition and modulus of fineness from 1.8 to 2.3 can improve the workability , mechanical property and shrinkage property of the wet-mixed mortar, and the workability and mechanical property of the wet-mixed mortar can be improved within 10% amount of the limestone powder and the shrinkage value of mortar is reduced.

machine-made sand; wet-mixed mortar; workability; open time

陳景（1981－），男，碩士，工程師，主要從事預(yù)拌混凝土及混凝土制品的研究。