機制砂粒徑級配對干混砂漿性能的影響

張琛琪 張文淵

（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 重慶 400074）

1 試驗方案

1.1 原材料性能

試驗采用的機制砂為湖南省永州市砂廠生產(chǎn)，根據(jù)《建設(shè)用砂》（GB/T14684-2011）對機制砂進行測試，主要性能指標(biāo)如表1所示。水泥選用重慶華新鹽井水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)均符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的要求。添加劑選用羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），其性能指標(biāo)均符合《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2003）的要求，且試驗用量為水泥用量的0.2%。試驗用水為生活用自來水，符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）。整個試驗過程嚴格按照《建筑砂漿基本性能試驗方法》（JGJ/T70-2009）中規(guī)定要求進行。

表1 機制砂物理性能表

1.2 砂漿的配合比設(shè)計

試驗所用的機制砂用孔徑為1.18mm、0.6mm、0.15mm、0.075mm的篩子篩成四種不同粒徑的砂粒組。然后把各粒組的篩余量按占總質(zhì)量的百分比配制成6組不同粒徑級配的試驗用砂，參照《砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ/T98-2010），并結(jié)合試驗室所做試驗和實際使用的情況，配置了6組試驗，其中機制砂1450kg/m3，以砂漿稠度值（70～90mm）來控制用水量，經(jīng)多次試驗（在該階段試驗過程中機制砂級配始終保持不變），最終以水泥：機制砂：水=220：1450：290作為基準(zhǔn)配合比，此時纖維素醚用量為0.44kg/m3。

表2 不同粒徑組機制砂配比

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 粒徑級配對稠度的影響

測得六組不同粒徑級配的機制砂干混砂漿的稠度值結(jié)果如圖1所示。隨著石粉含量的減小和粗顆粒含量的增加，干混砂漿的稠度值呈逐漸增加的趨勢。由于石粉顆粒粒徑小、比表面積大，故表面潤濕需水量大，保持用水量不變，石粉含量越高砂漿流動度降低，故J1組干混砂漿的稠度值偏小。根據(jù)《預(yù)拌砂漿》（GB/T25181-2010）中的性能指標(biāo)要求，當(dāng)機制砂粒徑級配為J2～J5組時，干混砂漿的稠度值處于規(guī)范要求之內(nèi)。

2.2 粒徑級配對保水性的影響

測得六組不同機制砂粒徑級配的干混砂漿保水率如圖2所示。干混砂漿的保水率隨著石粉含量的減小和粗顆粒含量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢，保水率由J1組的96%降到J6組的82%。由于石粉表面潤濕需水量較大，故J1組機制砂所配制的砂漿較為粘稠，幾乎不泌水，保水率較高。隨著機制砂顆粒級配的調(diào)整，J1～J6組顆粒級配中骨料間隙增大，需水量逐漸減少，用水量保持不變，干混砂漿拌合后的泌水性明顯提高，失水量逐漸增加，使得保水率逐漸減低。根據(jù)《預(yù)拌砂漿》規(guī)范的性能指標(biāo)要求，當(dāng)機制砂顆粒級配為J1～J4組時，拌和后的機制砂干混砂漿無泌水現(xiàn)象，保水率滿足規(guī)范要求。

圖1 粒徑級配對砂漿稠度的影響

圖2 粒徑級配對砂漿保水性的影響

2.3 粒徑級配對力學(xué)強度的影響

按照《標(biāo)準(zhǔn)》制作砂漿試件，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護至相應(yīng)齡期測定六組不同粒徑級配的機制砂干混砂漿28d抗折、抗壓強度如圖3所示。隨著石粉含量的減小和較粗顆粒含量的增加，干混砂漿的抗折、抗壓強度值先增大后降低，砂級配為J3組時干混砂漿強度均達到最大值，砂級配為J6組時，干混砂漿強度顯著降低。

圖3 粒徑級配對砂漿力學(xué)強度的影響

機制砂級配中石粉所占比例在一定范圍內(nèi)填充作用最好，且活性最高。由于石粉能夠填充在水泥水化產(chǎn)物中，增加其密實度，提高干混砂漿的整體強度；二是由于機制砂級配中加入石粉，能夠在拌和的干混砂漿中起到很好的“晶核效應(yīng)”，加速水泥熟料中硅酸三鈣的水化，水化產(chǎn)物逐漸增多，提高了機制砂干混砂漿的強度[2]。

3 結(jié)論

本章主要研究了不同機制砂粒徑級配對干混砂漿稠度、保水率、力學(xué)強度、粘結(jié)強度的影響，通過相關(guān)的試驗研究得到了以下結(jié)論：

（1）隨著機制砂級配J1～J6組中石粉含量的減小和各粗粒組含量的相對增加，干混砂漿的稠度呈增長趨勢，當(dāng)機制砂顆粒級配為J2～J5組時，砂漿稠度值較好，流動性滿足施工要求；干混砂漿保水率呈下降的趨勢，當(dāng)機制砂顆粒級配為J1～J4組時，配置的干混砂漿保水率滿足施工使用要求。

（2）隨著機制砂級配J1～J6組中石粉含量的減小和各粗粒組含量的相對增加，干混砂漿的抗折、抗壓強度及28d粘結(jié)強度總體上呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。由于石粉具有“填充效應(yīng)”和“晶核效應(yīng)”，當(dāng)選用機制砂級配J3組拌制干混砂漿時，砂漿的整體強度達到最大。

[1]顧金菊.淺談預(yù)拌砂漿發(fā)展前景[J].科技與企業(yè)，2013（17）：167.

[2]劉娟紅，包文忠，趙文新，靳冬民，張 黎.石灰石尾礦機制砂制備干粉砂漿的性能研究[J].粉煤灰綜合利用，2013（03）：28～31+35.