Fuller曲線在瓷磚膠中河沙級配的選擇和應(yīng)用*

冉東升

(咸陽東方雨虹建筑有限公司 陜西 咸陽 713200)

瓷磚膠一般由河沙、水泥、以及各種外加助劑組成，它作為一種新型的建筑粘結(jié)劑，其用途十分廣泛。尤其是外墻磚的粘結(jié)使用，能夠增強(qiáng)瓷磚的附著力，更好地保證外墻瓷磚[1]不會脫落，以免造成危險。筆者通過河沙級配[2]的調(diào)整來分析對瓷磚膠性能的影響。

1 試驗部分

1.1 原材料

水泥：海螺42.5水泥；河沙：市售(級配自調(diào))；其他市售外加助劑。

1.2 主要儀器

拉拔試驗機(jī)，LBY-V，北京天譽(yù)科技有限公司；水泥膠砂攪拌機(jī)，無錫建儀儀器機(jī)械有限公司；標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)。

1.3 基礎(chǔ)配方

試驗采用符合JC/T 547-2017陶瓷墻地磚膠粘劑的C1型瓷磚膠，如表1所示。

表1 基礎(chǔ)配方

1.4 試驗方法

首先，F(xiàn)uller曲線[3]是一種骨料理想級配的曲線，按確定比例混合時，原則上會達(dá)到最緊密堆積，此時該材料體系具有最小空隙率，基礎(chǔ)公式如下：

P=100×[(d/Dmax)]n

其中，P為小于粒徑d的百分比(%)；d為篩孔尺寸(mm)；Dmax為骨料最大粒徑(mm)；n為指數(shù)。

2 結(jié)果與討論

Fuller曲線在瓷磚膠應(yīng)用中指數(shù)n的確定，瓷磚膠行業(yè)中常將0.425目網(wǎng)孔作為河沙挑選的上限，則假定若最大沙顆粒的粒徑為0.425 mm(40目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))。若P的約束條件為：通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))可認(rèn)為石粉，占比小于5%時候，認(rèn)為下限級配合適。通過0.212(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))，占比大于65%時候，認(rèn)為上限級配合適。

(1)先假定指數(shù)為1.7，則公式為P=100×[(d/Dmax)]1.7河沙Fuller曲線計算體系的理想級配如圖1所示。

從圖1可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為5.24%，下線稍微偏細(xì)。上限通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))為30.66%，上限偏粗，與約束指標(biāo)背離。

圖1 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(1)

若指數(shù)為1.8，河沙Fuller曲線計算體系的理想級配如圖2所示。

從圖2可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為4.41%，合適；通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為28.6%，上限不合適。將指數(shù)調(diào)高后，上限和下限通過率均會偏低，出現(xiàn)背離不符合調(diào)整趨勢。

結(jié)論：Dmax=0.425 mm，不符合限定條件。

圖2 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(2)

(2)若最大沙顆粒的粒徑為0.25 mm(60目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))。P的約束條件為：通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))占比小于5%時候，認(rèn)為下限級配合適。通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))，占比大于65%時候，認(rèn)為上限級配合適。

若指數(shù)為2.4，河沙Fuller曲線計算體系的理想級配如圖3所示。

圖3 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(3)

從圖3可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為5.56%，不合適；通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為67.32%，合適。

將指數(shù)調(diào)為2.5，河沙Fuller曲線計算體系的理想級配如圖4所示。

圖4 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(4)

從圖4可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為4.93%，合適；通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為66.22%，合適。

將指數(shù)調(diào)為2.6，河沙Fuller曲線計算體系的理想級配，如圖5所示。

圖5 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(5)

圖6 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(6)

從圖5可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為4.37%，合適；通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為65.14%，合適。

指數(shù)調(diào)為2.7，河沙Fuller曲線計算體系的理想級配，如圖6所示。

從圖6可以看出，通過0.075 mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為3.87%，合適；通過0.212 mm(70目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))含量為64.07%，上限不合適。

結(jié)論：Dmax=0. 25 mm，F(xiàn)uller曲線公式為P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6)，為適合約束條件下P的公式。

(3)約束條件P下，F(xiàn)uller曲線公式驗證。實驗室配置好A、B、C、D、E，共5組樣品級配河沙，配制成C1型瓷磚膠，做性能驗證。

不同級配沙對瓷磚膠原粘結(jié)的影響，按照標(biāo)準(zhǔn)JC/T 547-2017對五組樣品河沙配制好的C1型瓷磚膠進(jìn)行處理。測試性能如圖7所示。

圖7 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(7)

從圖7可以看出，隨著指數(shù)n的調(diào)整，原粘結(jié)強(qiáng)度呈先下降后上升，然后再下降的趨勢，其中C、D組的原粘結(jié)強(qiáng)度較好。

不同級配沙對瓷磚膠晾置粘結(jié)的影響，按照標(biāo)準(zhǔn)JC/T 547-2017對五組樣品河沙配制好的C1型瓷磚膠進(jìn)行處理。測試性能如圖8所示。

圖8 河沙Fuller曲線計算體系理想級配(8)

從圖8可以看出，晾置粘結(jié)的變化趨勢隨著指數(shù)n的調(diào)整，原粘結(jié)強(qiáng)度呈先下降后上升，然后再下降的趨勢，其中C、D組的晾置粘結(jié)強(qiáng)度較好。

(1)瓷磚膠中骨料河沙級配的優(yōu)化，能夠提升瓷磚膠的粘結(jié)性能。

(2)在瓷磚膠的應(yīng)用方面，F(xiàn)uller曲線用于指導(dǎo)河沙級配的選擇時候，最大粒徑的選取以及指數(shù)n的確定，對河沙級配以及瓷磚膠性能都有著較大影響。

(3)當(dāng)河沙最大粒徑選取0.25 mm(60目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng))時，F(xiàn)uller曲線公式為P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6)，為適合約束條件下P的公式。滿足瓷磚膠的河沙級配選擇和性能的最佳要求。