特細(xì)砂替代率對(duì)自密實(shí)砂漿流變性的影響

林忠財(cái) 許瀟 HamidehMehdizadeh 王敏

摘要：為解決在中砂資源匱乏地區(qū)配制自密實(shí)砂漿時(shí)原材料短缺的問(wèn)題，同時(shí)提高特細(xì)砂的資源利用率，使用特細(xì)砂替代中砂配制自密實(shí)砂漿，并研究了不同替代率（0～50%）對(duì)自密實(shí)砂漿流變性能的影響.結(jié)果表明：特細(xì)砂替代率對(duì)自密實(shí)砂漿流變性能的影響存在臨界點(diǎn)，這是由于特細(xì)砂高的吸水率會(huì)使砂漿基體中自由水的含量降低，進(jìn)而導(dǎo)致自密實(shí)砂漿的流變性能變差.然而，特細(xì)砂的顆粒效應(yīng)會(huì)改善自密實(shí)砂漿的級(jí)配，使更多的自由水在拌和時(shí)被釋放，改善砂漿的流變性能.隨著特細(xì)砂替代率增大，砂漿的黏度和屈服應(yīng)力也隨之增大;當(dāng)特細(xì)砂替代率大于30%后，替代率增加會(huì)使?jié){體稠度急劇增加，因此從自密實(shí)砂漿流變學(xué)性能穩(wěn)定性考慮，特細(xì)砂替代率應(yīng)在30%內(nèi).

關(guān)鍵詞：特細(xì)砂;替代率;自密實(shí)砂漿;流動(dòng)性;經(jīng)時(shí)黏度

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Influence of Ultra Fine Sand Replacement? Ratio on Rheology of Self-consolidating Mortar

LING Tungchai?，XU Xiao，HamidehMehdizadeh，WANG Min

（College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）

Abstract：To compensate for the deficiency of natural sand （NS） resources during the production of self- consolidating mortar （SCM） in the area with limited medium sand resources and promote the utilization of ultra-fine sand （UFS）， this study aimed to use UFS as a substitution of medium-size sand in the production of self- consolidating mortar （SCM） and examine the effect of different replacement ratio on the rheology of self-consolidating mortar （SCM）. The results showed that there existed an critical UFS replacement ratio with regard to its influence on the rheology properties of the SCM. This is because the high water absorption capability of UFS can decrease the free water content in the SCM matrix， resulting in the deterioration of its rheological properties. However， the particle ef? fect of the UFS could improve the gradation of self-compacting mortar， allowing more free water to be released dur? ing mixing and improving the rheological properties. The viscosity and the yield stress of the SCM mixture increased as the UFS ratio increased. Also， the influence of the high water absorption of UFS on consistency was more obviousat UFS replacement ratio over 30%. Taken together， the UFS ratio should be fixed within 30% for the production of SCM with a good rheological performance.

Key words：ultra fine sand （ UFS）;replacement ratio;self-consolidating mortar （ SCM）;flowability;time- dependent viscosity

從顆粒大小來(lái)看，細(xì)度模數(shù)處于0.7～1.5或平均粒徑在0.25 mm 以下的砂可稱(chēng)為特細(xì)砂（Ultra Fine Sand，UFS），其粒徑多集中在0.1～0.6 mm，多來(lái)自于河床沖刷淤積底砂或沙漠風(fēng)化磨蝕細(xì)砂[1].早前研究中特細(xì)砂被定義為低級(jí)的、不可利用的原材料，因此工程中澆筑混凝土所使用的細(xì)骨料大部分都是中、粗砂.然而，部分地區(qū)中砂資源極度匱乏，特細(xì)砂資源相較豐富，在此類(lèi)地區(qū)工程建設(shè)所需中砂運(yùn)輸費(fèi)用增加，特細(xì)砂資源浪費(fèi)[2].長(zhǎng)江和黃河江岸則就地取材，使用細(xì)度模數(shù)為0.5～1.5的特細(xì)砂作細(xì)骨料制備高性能混凝土[3-4].國(guó)內(nèi)還曾在安居、渭淪等水電站大體積混凝土中使用特細(xì)砂，但由于其依照常規(guī)混凝土設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致了一定程度的收縮開(kāi)裂問(wèn)題.在前人的研究中，馬紅娜等[5]認(rèn)為使用特細(xì)砂拌制 C20以上泵送混凝土的水膠比不能低于0.5;謝祥明和黃緒通[6]提出了“低砂率、低坍落度、低水泥用量”的配制方法來(lái)優(yōu)化特細(xì)砂混凝土的流動(dòng)性;劉登賢等[7]以30%特細(xì)砂替代機(jī)制砂設(shè)計(jì)的超高層泵送混凝土可滿(mǎn)足良好的流動(dòng)性和粘聚性;蔣聚桂等[8]發(fā)現(xiàn)特細(xì)砂所能配制的混凝土的最大流動(dòng)度隨含砂量增大而降低.

特細(xì)砂也被研究應(yīng)用于制備抗裂砂漿、粘結(jié)砂漿、自密實(shí)砂漿和自流平水泥基材料[9-11]，其中自密實(shí)砂漿（Self-consolidating Mortar，SCM）可為不平基材提供光滑的基底，同時(shí)還能提高大面積施工效率[12]，它需要良好的流動(dòng)性和一定的保水性，確保在其后續(xù)混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)發(fā)生離析、泌水現(xiàn)象.自密實(shí)砂漿的性能評(píng)價(jià)是自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)中必不可少的一部分[13]，當(dāng)骨料確定后，可通過(guò)調(diào)節(jié)自密實(shí)砂漿的流變系數(shù)來(lái)得到滿(mǎn)足自密實(shí)性能的混凝土[14].根據(jù)歐洲自密實(shí)混凝土指南，自密實(shí)砂漿的擴(kuò)展度在240?260 mm，微坍落擴(kuò)展度（膠砂流動(dòng)度）需要達(dá)到180 mm，V漏斗流動(dòng)時(shí)間在7?11 s 內(nèi)[15].學(xué)者們還通過(guò)研究黏度、屈服應(yīng)力等流變參數(shù)定量表征自密實(shí)砂漿工作性能變化的背后機(jī)理，其中黏度反映了漿體流動(dòng)速度的快慢，可看作漿體各平流層流動(dòng)方向相反的阻止其流動(dòng)的粘滯力，主要由顆粒表面水膜厚度決定[16].在流變實(shí)驗(yàn)中，絮凝的水泥基材料受剪切應(yīng)力影響而分散，其黏度隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及剪切速率的變化而改變[17]，實(shí)驗(yàn)通常選擇用流動(dòng)梯度實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)其黏度;而屈服應(yīng)力是漿體受剪切作用開(kāi)始流動(dòng)時(shí)的剪切應(yīng)力臨界值，主要是漿體膠凝材料顆粒間或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)間的摩擦及相互吸附產(chǎn)生的阻力[18].在復(fù)合水泥基材料體系中，原材料的細(xì)度與摻量相互平衡制約，從而改變漿體流變性能的主導(dǎo)地位，并使得漿體的屈服應(yīng)力和塑性黏度隨之變化[19].在前人的研究中，Tang 等[20]認(rèn)為高流動(dòng)性能混凝土遵循賓漢模型，且適宜選用黏度為3500～5500 Pa ·s 的砂漿;Chidiac等[21]和Tregger等[22]發(fā)現(xiàn)自密實(shí)混凝土的黏度與其達(dá)到一定坍落擴(kuò)展度所需時(shí)間相關(guān);吳瓊[23]以擴(kuò)展度和 V漏斗測(cè)試研究了自密實(shí)凈漿對(duì)自密實(shí)混凝土流動(dòng)性的影響，并以理論計(jì)算公式給出了 SCM 屈服應(yīng)力上限和黏度下限;王裕宜等[24]以不同河沙代替碎石，研究其對(duì)自密實(shí)砂漿流動(dòng)性的影響;宓永寧等[25]發(fā)現(xiàn)在相同配合比下，特細(xì)砂混凝土的坍落度要比中砂混凝土的坍落度低9～11 mm，且均具有良好的保水性和粘聚性，坍落度要求在40～60 mm 時(shí)，特細(xì)砂配制的混凝土拌合物坍落度要比中砂混凝土拌合物坍落度小，且抗壓強(qiáng)度均不同程度地高于中砂混凝土的強(qiáng)度.同時(shí)學(xué)者們也強(qiáng)調(diào)了外加劑對(duì)自密實(shí)漿體的流動(dòng)性影響顯著：在特細(xì)砂砂漿中摻入纖維素可減少泌水和離析[26]，聚羧酸系減水劑配合威蘭膠型纖維素共同使用可更好地滿(mǎn)足砂漿保水性[27].

自密實(shí)混凝土體系漿體的流動(dòng)性和強(qiáng)度都隨著其堆積密度增大而增大[28-29]，因此可利用二級(jí)骨料、廢細(xì)骨料等非通常材料來(lái)替代中砂用量，增加堆積密度，填充混凝土骨架，同時(shí)可保證自密實(shí)混凝土體系流動(dòng)性和稠度.本文以特細(xì)河砂為例，主要研究了特細(xì)砂替代中砂（即 ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，Normal Sand，NS）時(shí)不同替代率對(duì)砂漿流變性的影響，其中包括膠砂流動(dòng)度、經(jīng)時(shí)流動(dòng)性損失、經(jīng)時(shí)黏度、靜態(tài)屈服應(yīng)力、變速下黏度和剪切變稀指數(shù)等因素的影響，可為在高性能水泥基復(fù)合砂漿的混凝土構(gòu)件粘結(jié)修補(bǔ)[30]等實(shí)際工程中使用特細(xì)砂的自密實(shí)水泥砂漿提供相關(guān)流變性能理論與參考.

1實(shí)驗(yàn)

1.1試劑與材料

水泥為 P·I 42.5普通硅酸鹽水泥，比表面積為340 m2/kg，平均粒徑為16.49μm，密度為3150 kg/m3.

特細(xì)砂為長(zhǎng)江下游河道內(nèi)特細(xì)砂，其中值粒徑約0.30 mm，粒徑主要集中在0.20～0.60 mm 之間，各粒級(jí)從重量占比來(lái)看，0.24 mm 以下約占28%，0.24～0.40 mm 約占29%，0.40～0.60 mm 約占33%.特細(xì)砂和水泥的化學(xué)組成如表1所示.中砂使用廈門(mén)艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂（ISO GSB08-1337），級(jí)配位于Ⅲ區(qū)，其重量占比0.25 mm 以下約6%，025～0.40 mm 約（54±5）%，0.40～0.60 mm 約（40±5）%，特細(xì)砂和標(biāo)準(zhǔn)砂的物理性能如表2所示.

減水劑為上海臣啟聚羧酸系 CQJ-JSS 減水劑（Superplasticizer，SP），摻量為水泥質(zhì)量的5%，減水劑粉體溶于實(shí)驗(yàn)用水中;纖維素為上海臣啟 S-130（1）型威蘭膠（Welan Gum，WG），摻量為水泥質(zhì)量的0.5%，纖維素粉體攪拌在已溶解了減水劑的實(shí)驗(yàn)用水中;水灰比為0.35，灰/（特細(xì)砂+中砂）（質(zhì)量比）為0.5，各組特細(xì)砂替代率依次為0%、10%、20%、30%、40%和50%，不同替代率下的砂漿配合比如表3所示.

1.2流動(dòng)性能測(cè)試

1）砂漿的自密實(shí)性能由V 漏斗實(shí)驗(yàn)表征[15]. V 漏斗經(jīng)清水沖洗干凈后置于臺(tái)架上使其頂面呈水平狀態(tài)，體側(cè)為垂直狀態(tài).用濕布濕潤(rùn) V漏斗的內(nèi)表面后關(guān)上底蓋，由漏斗的上端平穩(wěn)地填入砂漿，用刮刀沿將漏斗上端砂漿頂面刮平，靜置10 s 后，打開(kāi)底蓋，用秒表測(cè)量自開(kāi)蓋至漏斗內(nèi)漿體全部流出的時(shí)間，精確至0.1 s.

2）砂漿的經(jīng)時(shí)流動(dòng)性損失按照測(cè)試方法[15，31-32]，把砂漿在攪拌儀IbertestAutotest 200/10中，先以140 r/min轉(zhuǎn)速攪拌2 min，暫停30 s后以285 r/min轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌2 min，隨后把砂漿填充在70 mm ×100 mm ×60 mm 的截錐型模具中備平，完成后垂直提起，在跳桌上振動(dòng)10次后釋放使其流動(dòng)，取三個(gè)方向上直徑的均值為微坍落度.

1.3流變性能測(cè)試

所用流變儀為 Brookfield-DV3T-HB，配有扇形轉(zhuǎn)子 EZ-lock-v73（扇直徑=12.67 mm，扇長(zhǎng)=25.35 mm），流變測(cè)試均使用高70 mm、直徑55 mm 的容器盛放樣品，樣品頂部預(yù)留約25 mm 的空間，容器放置在25±0.5℃的恒溫水浴中進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

經(jīng)時(shí)黏度的測(cè)試，首先將試樣混合后使用小型攪拌器以約150 r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌均勻，迅速移入流變儀進(jìn)行1 h 的表觀(guān)黏度測(cè)試，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度保持在100 r/min，黏度取每次轉(zhuǎn)動(dòng)上行和下行的平均值.

在30 s 的采樣時(shí)間段內(nèi)，以0.1 r/min 的轉(zhuǎn)速計(jì)算出漿體的最大轉(zhuǎn)矩，再對(duì)結(jié)果乘以手冊(cè)中提供的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子因數(shù)428000得到最后靜態(tài)屈服應(yīng)力（結(jié)果由流變儀自動(dòng)轉(zhuǎn)換）.

為確定漿液樣品改變轉(zhuǎn)速下的黏度和剪切變稀指數(shù)（Thinning Index，TI），根據(jù) ASTM-D-2196-05[33]采用如圖1中的如下步驟：1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度分步從0上升到100 r/min，每轉(zhuǎn)速下在其開(kāi)始后的第10轉(zhuǎn)記錄其表觀(guān)黏度;2）下坡道與上坡道采用相同操作，分步降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速直至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)速下的黏度取上下坡均值;3）完成一周期后，TI取值為低轉(zhuǎn)速與高10倍轉(zhuǎn)速下表觀(guān)黏度的比值，如公式（1），其中η為測(cè)出的表觀(guān)黏度，數(shù)字下標(biāo)為此刻轉(zhuǎn)動(dòng)速度.本實(shí)驗(yàn)中取轉(zhuǎn)速10 r/min和100 r/min下二者的黏度比值，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，10 r/min 前的黏度梯度變化大，不宜選取.

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)性能

特細(xì)砂替代率對(duì)自密實(shí)砂漿流動(dòng)性能的影響如圖2所示，特細(xì)砂摻量為10%～50%的砂漿流動(dòng)性均低于特細(xì)砂摻量為0%時(shí)，這是由于特細(xì)砂的吸水率大于標(biāo)準(zhǔn)砂，特細(xì)砂的摻入導(dǎo)致砂漿體系中自由水含量減小，進(jìn)而使其流動(dòng)性能變差.特細(xì)砂替代率在0%～30%范圍內(nèi)，砂漿的擴(kuò)展度降低，V 漏斗流動(dòng)時(shí)間增加，即砂漿的流動(dòng)性隨著特細(xì)砂替代率的增加而降低，這是由于隨著特細(xì)砂替代率增加，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)降低、比表面積增加，從而濕潤(rùn)細(xì)骨料表面所需用水量也增加，砂漿基質(zhì)中實(shí)際拌合水量降低所導(dǎo)致;然而，特細(xì)砂替代率在30%～50%范圍內(nèi)時(shí)情況則相反，即砂漿的流動(dòng)性隨著特細(xì)砂替代率的增加而增加，表現(xiàn)為砂漿的擴(kuò)展度增加，V 漏斗流出時(shí)間降低，這歸因于特細(xì)砂間增高的內(nèi)聚力和更優(yōu)的細(xì)骨料級(jí)配[34]，特細(xì)砂原材中0.25 mm 以下的粒級(jí)占比約達(dá)28%，可細(xì)骨料中占比極少（6%）的連續(xù)0.25 mm 以下粒級(jí).當(dāng)特細(xì)砂替代率大于30%時(shí)，兩種砂成分中0.25 mm 以下的超細(xì)顆粒含量總共約有14.4%，能足夠明顯地彌補(bǔ)細(xì)骨料超細(xì)顆粒所缺的粒級(jí)，使自密實(shí)砂漿中細(xì)骨料的間斷級(jí)配得到優(yōu)化.特細(xì)砂粒徑對(duì)級(jí)配的積極影響要大于其更高吸水率帶來(lái)的負(fù)面影響.

綜上所述，在使用特細(xì)砂替代中砂制備自密實(shí)砂漿時(shí)，替代率需平衡細(xì)骨料級(jí)配效應(yīng)和特細(xì)砂吸水率間的關(guān)系，這兩方面因素相互制約，使得自密實(shí)砂漿流動(dòng)性能出現(xiàn)明顯的臨界點(diǎn).替代率30%～40%的實(shí)驗(yàn)組砂漿流動(dòng)性最低，此時(shí)特細(xì)砂吸水率使砂漿流動(dòng)性的降低大于特細(xì)砂補(bǔ)充間斷級(jí)配后帶來(lái)的砂漿流動(dòng)性的增大，即特細(xì)砂吸水率對(duì)流動(dòng)性能的降低作用占主導(dǎo)地位，故特細(xì)砂替代中砂制備自密實(shí)砂漿的替代率可在20%以?xún)?nèi).

2.2 特細(xì)砂替代率對(duì)砂漿經(jīng)時(shí)黏度的影響

特細(xì)砂不同替代率下自密實(shí)砂漿黏度隨時(shí)間的變化如圖3所示.特細(xì)砂的加入提高了自密實(shí)漿體的黏度，并且隨著特細(xì)砂替代率變大，自密實(shí)砂漿黏度依次增大，在60 min 時(shí)，不同替代率下特細(xì)砂自密實(shí)砂漿的黏度依次為4790 Pa·s、5480 Pa·s、8731 Pa·s、9850 Pa·s 和10440 Pa·s，由于特細(xì)砂替代率的增加，自密實(shí)砂漿基質(zhì)的含水量的降低，故黏度增大.此外，各替代率下漿體的經(jīng)時(shí)黏度呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且隨著時(shí)間推移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這是由于水化反應(yīng)的持續(xù)發(fā)生產(chǎn)生了絮狀結(jié)構(gòu)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，絮狀結(jié)構(gòu)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生成量增加，因此自密實(shí)砂漿的黏度隨時(shí)間增加.

2.3 特細(xì)砂替代率對(duì)靜態(tài)屈服應(yīng)力的影響

特細(xì)砂不同替代率下自密實(shí)砂漿屈服應(yīng)力隨時(shí)間的變化如圖4所示，可知自密實(shí)砂漿屈服應(yīng)力隨著時(shí)間的增大逐漸增長(zhǎng)，這是由水化反應(yīng)中初始凝膠的形成和砂漿基質(zhì)含水量的降低所導(dǎo)致的.

隨著特細(xì)砂替代率的增加，砂漿的屈服應(yīng)力也逐漸增大.當(dāng)替代率為30%～50%時(shí)，砂漿屈服應(yīng)力接近于對(duì)照組.根據(jù)王裕宜等[24]的觀(guān)點(diǎn)，漿體的屈服應(yīng)力受砂顆粒的粒徑和濃度影響，其屈服應(yīng)力隨沙顆粒濃度的增大而增大，隨砂顆粒粒徑的增大而減小，反之亦然，漿體的屈服應(yīng)力受制于此兩種因素，互相影響.因此在實(shí)驗(yàn)中，隨著特細(xì)砂替代率逐漸提高，相當(dāng)于更細(xì)粒徑的顆粒越來(lái)越多，漿體屈服應(yīng)力也就隨顆粒粒徑的減小而增大.此外，在實(shí)驗(yàn)保證砂總重量不變的同時(shí)，由于特細(xì)砂密度大于標(biāo)準(zhǔn)砂，實(shí)驗(yàn)組砂的體積分?jǐn)?shù)也就小于對(duì)照組，因此實(shí)驗(yàn)組屈服應(yīng)力基本上也均小于對(duì)照組.

2.4 特細(xì)砂替代率對(duì)變轉(zhuǎn)速下黏度的影響

圖5為變轉(zhuǎn)速下特細(xì)砂替代率對(duì)自密實(shí)砂漿黏度的影響.各替代率下的特細(xì)砂砂漿，在低轉(zhuǎn)速下表現(xiàn)為明顯的粘滯特性，高轉(zhuǎn)速下表現(xiàn)為明顯的流動(dòng)特性.根據(jù) Brookfield 流變儀指導(dǎo)手冊(cè)“IPA·S paste法”，對(duì)各替代率下表觀(guān)黏度η/（Pa·s）和轉(zhuǎn)動(dòng)速度 Y/（r·min-1）用式（2）進(jìn)行擬合，得到此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的觸變方程：

式中：n 代表剪切敏感度（無(wú)量綱）;K 代表稠度指數(shù)（單位為 Pa·s）.

將圖5中各替代率的表觀(guān)塑性黏度和轉(zhuǎn)速按公式（2）擬合后得到各替代率下的 n 和 K，n 和 K 與特細(xì)砂替代率的關(guān)系如圖6所示.由圖6可知，隨著特細(xì)砂替代率的增加，n 呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，由0.66（0%）增長(zhǎng)至1.18（50%），表明隨著特細(xì)砂含量的增加，特細(xì)砂替代率的增長(zhǎng)對(duì) n 的變化速度無(wú)顯著影響.此外，特細(xì)砂替代率由0%增長(zhǎng)至20%時(shí)，K 值逐漸增大，自密實(shí)砂漿稠度增大;在10%～30%替代率內(nèi)，K值增長(zhǎng)緩慢，砂漿稠度幾乎不變;而替代率由30%增長(zhǎng)至50%時(shí)，K 值由17980 Pa·s 迅速增大至43770 Pa·s，說(shuō)明大于30%的特細(xì)砂替代率對(duì)漿體稠度指數(shù) K 有著顯著影響，砂漿相對(duì)變稠.

2.5特細(xì)砂替代率對(duì)剪切變稀指數(shù)的影響

將經(jīng)時(shí)黏度代入公式（1）可得剪切變稀指數(shù) TI，即為低轉(zhuǎn)速下與高轉(zhuǎn)速下兩個(gè)表觀(guān)黏度的比值，并以其表征漿體觸變性的大小，結(jié)果見(jiàn)圖7.漿體在轉(zhuǎn)動(dòng)速度增高時(shí)，絮凝顆粒間的弱作用力被打破;在轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低時(shí)，絮凝顆粒間的弱作用力再次形成[29]，表現(xiàn)為漿體受剪時(shí)黏度變小，停止剪切時(shí)黏度又恢復(fù)，該可逆現(xiàn)象為觸變性，反映了漿體在剪切作用下結(jié)構(gòu)破壞后恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)的能力大小.實(shí)驗(yàn)中隨著轉(zhuǎn)速增大，TI越大，即觸變性增大，漿體黏度減小得越快，反之亦然.

當(dāng)特細(xì)砂替代率在0～30%時(shí)，TI平緩增長(zhǎng)，盡管漿體觸變性逐漸增大，但砂漿仍然保持良好的工作性能;當(dāng)特細(xì)砂替代率超過(guò)30%后，TI 突然大幅增長(zhǎng)，40%替代率下砂漿觸變性突增，表觀(guān)黏度減小更快;當(dāng)特細(xì)砂替代率達(dá)到50%時(shí)，TI增長(zhǎng)趨緩，砂漿觸變性變化再次趨緩，表觀(guān)黏度減小速度變慢，但此時(shí)特細(xì)砂的較高替代率使得砂漿失去最佳工作稠度.在剪切實(shí)驗(yàn)后期（1 h后）發(fā)生一定程度的泌水，預(yù)實(shí)驗(yàn)中各組泌水約為2%.為保證自密實(shí)砂漿流變學(xué)性能穩(wěn)定，特細(xì)砂替代率不宜超過(guò)30%.在超過(guò)40%的替代率下，如有1 h 以上流動(dòng)性需求，可再次提高威蘭膠等纖維素用量來(lái)減少泌水.

3結(jié)論

1）使用特細(xì)砂替代中砂制備自密實(shí)砂漿時(shí)，一方面，特細(xì)砂的高吸水率使砂漿基體中自由水的含量降低，進(jìn)而對(duì)流變性能產(chǎn)生消極影響;另一方面，特細(xì)砂的摻入改善了顆粒粒徑分布，填充了顆粒間的空隙，使得拌和時(shí)更多的自由水被釋放，會(huì)改善砂漿的流變性能.因此，替代率需平衡細(xì)骨料級(jí)配效應(yīng)和特細(xì)砂吸水率間的關(guān)系.

2）替代率在30%～40%范圍內(nèi)時(shí)，特細(xì)砂吸水率使砂漿流動(dòng)性的降低大于特細(xì)砂補(bǔ)充間斷級(jí)配后帶來(lái)的砂漿流動(dòng)性的增大，即特細(xì)砂吸水率對(duì)流動(dòng)性能的降低作用占主導(dǎo)地位.從流動(dòng)性能考慮，特細(xì)砂替代中砂制備自密實(shí)砂漿的替代率宜在20%以?xún)?nèi).

3）特細(xì)砂的加入提高了自密實(shí)漿體的黏度，并且隨著特細(xì)砂替代率變大，自密實(shí)砂漿黏度依次增大.漿體的經(jīng)時(shí)黏度隨替代率增加呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且隨著時(shí)間推移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，砂漿的屈服應(yīng)力也逐漸增大.當(dāng)替代率為30%～50%時(shí)，隨著替代率增高砂漿屈服應(yīng)力接近于對(duì)照組，但對(duì)剪切敏感度 n 的變化速度無(wú)顯著影響.大于30%的特細(xì)砂替代率對(duì)漿體稠度指數(shù) K 有著顯著影響，此時(shí) K 增長(zhǎng)迅速，砂漿變稠.當(dāng)特細(xì)砂替代率由0%增大至50%，漿體觸變性也隨之逐漸增大.

4）通過(guò)1 h 的經(jīng)時(shí)剪切實(shí)驗(yàn)可知，為保證自密實(shí)砂漿流變學(xué)性能穩(wěn)定，特細(xì)砂替代率不宜超過(guò)30%.

參考文獻(xiàn)

[1] 趙書(shū)鋒.開(kāi)封特細(xì)砂混凝土力學(xué)性能和收縮性能研究[J].四川水泥，2019（6）：10-11.

ZHAO S F. Research on the mechanical and shrinkage properties of ultra fine sand in Kaifeng [J].Sichuan Cement，2019（6）：10-11.（In Chinese）

[2]? ZHAO Y Q. Experimental study on superfine sand concretemixed by double mixing technology[J]. Research Journal of Ap? plied Sciences，Engineering and Technology，2013，6（9）：1649-1652.

[3] 李光瑞.特細(xì)砂混凝土的力學(xué)性能研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2007：29-30.

LI G R. Study on the mechanics of ultra fine sand concrete[D]. Zhengzhou：Zhengzhou University，2007：29-30.（In Chinese）

[4] 李光偉.水工特細(xì)砂混凝土性能試驗(yàn)[J].水利水電科技進(jìn)展，2006，26（4）：18-20.

LI G W. Experimental study on characteristics of hydraulic super-fine sand concrete [J]. Advances in Science and Technology of Water Resources，2006，26（4）：18-20.（In Chinese）

[5] 馬紅娜，婁宗科，王海娟.水工特細(xì)砂泵送混凝土力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J].混凝土，2009（7）：85-86.

MA H N，LOU Z K，WANG H J. Test research and project appli? cation of hydraulic superfine sand pump concrete[J]. Concrete，2009（7）：85-86.（In Chinese）

[6] 謝祥明，黃緒通.特細(xì)砂水工混凝土配合比設(shè)計(jì)的“三低一超”法[J].混凝土，2003（8）：55-56.

XIE X M，HUANG X T. The method of“three-low and one ex? cess”of design of mixproportion of super-fine sand hydraulic concrete[J]. Concrete，2003（8）：55-56.（In Chinese）

[7] 劉登賢，桂根生，吳鑫，等.摻特細(xì)砂 C30超高層泵送混凝土的制備及工程應(yīng)用[J].新型建筑材料，2017，44（11）：35-39.

LIU D X，GUI G S，WU X，et al. Preparation and its application of C30 superfine sand concrete pumped for super-high building [J]. New Building Materials，2017，44（11）：35-39.（In Chinese）

[8] 蔣聚桂，張長(zhǎng)清.特細(xì)砂流態(tài)混凝土[J].混凝土及加筋混凝土，1989（1）：10-17.

JIANG J G，ZHANG C Q. Ultra fine sand flow concrete[J]. Con? crete and Reinforced Concrete，1989（1）：10-17.（In Chinese）

[9] 董素芬.水泥基自流平砂漿的配制與性能研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2009：24-41.

DONG S F. Study on the compounding and performance of ce ? mentitious self-leveling mortar[ D].Chongqing：Chongqing Uni? versity，2009：24-41.（In Chinese）

[10]彭家惠，董軍，張建新，等.干混特細(xì)砂陶瓷墻地磚粘結(jié)砂漿研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（6）：146-150.

PENG J H，DONG J，ZHANG J X，et al. Dry-mixed superfine sand mortar for bonding ceramic tile[J]. Journal of Chongqing Ji? anzhu University，2008，30（6）：146-150.（In Chinese）

[11]毛靖波，彭家惠，江飛飛，等.特細(xì)砂抗裂砂漿的性能研究[J].墻材革新與建筑節(jié)能，2011（2）：61-63.

MAO J B，PENG J H，JIANG F F，et al. Study of the performance of ultra-fine sand cracking mortar[J]. Wall Materials Innovation & Energy Saving in Buildings，2011（2）：61-63.（In Chinese）

[12]傅得海，趙四渝，徐洛屹.干粉砂漿應(yīng)用指南[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2006：40-218.

FU D H，ZHAO S Y，XU L Y. The guideline of dry-mixed mortar application [ M]. Beijing：Chinese Building Materials Industry Press，2006：40-218.（In Chinese）

[13] DOMONE P L，JIN J. Properties of mortar for self-compactingconcrete [ C]//First International RILEM Symposium on Self- Compacting Concrete. Stockholm ，Sweden ：RILEM Publications SARL，1999：109-120.

[14] FIGUEIRAS H，NUNES S，COUTINHO J S，et al. Linking freshand durability properties of paste to SCC mortar[J]. Cement and Concrete Composites，2014，45：209-226.

[15] The European guidelines for self-compacting concrete，specification， production and use [ R]. Farnham ， UK： The Self- Compacting European Project Group EFNARC ，2002：15-16，25-26.

[16]劉延年.建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑粘度及觸變性試驗(yàn)分析[J].四川建筑科學(xué)研究，2008，34（6）：77-81.

LIU Y N. Construction structure adhesive viscosity and thixo ? tropic experiment analysis[J]. Sichuan Building Science，2008，34（6）：77-81.（In Chinese）

[17] BOURAS R，KACI A，CHAOUCHE M. Influence of viscositymodifying admixtures on the rheological behavior of cement and mortar pastes[J]. Korea-Australia Rheology Journal，2012，24（1）：35-44.

[18]馮金，馬昆林，龍廣成.基于不同流變模型下粉煤灰對(duì)水泥凈漿流變性能的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015，12（3）：534-539.

FENG J，MA K L，LONG G C. Influence of fly ash on rheological properties of cement paste under different rheological models[J]. Journal of Railway Science and Engineering，2015，12（3）：534-539.（In Chinese）

[19]苗苗，雪凱旺，苗芳，等.石灰石粉對(duì)水泥漿體水化特性及流變性能的影響[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，45（12）：90-96.

MIAO M，XUE K W，MIAO F，et al. Influence of limestone pow? der on hydration characteristics and rheological properties of ce ? ment paste[J]. Journal of Hunan University （Natural Sciences），2018，45（12）：90-96.（In Chinese）

[20] TANG C W，YEN T，CHANG C S，et al. Optimizing mixture proportions for flowable high-performance concrete via rheology tests [J]. ACI Materials Journal，2001，98（6）：493-502.

[21] CHIDIAC S E，MAADANI O，RAZAQPUR A G，et al. Controlling the quality of fresh concrete—a new approach[J]. Magazine of Concrete Research，2000，52（5）：353-363.

[22] TREGGER N，GREGORI A，F(xiàn)ERRARA L，et al.Correlating dynamic segregation of self-consolidating concrete to the slump-flow test [J]. Construction and Building Materials，2012，28（1）：499-505.

[23]吳瓊.基于凈漿流變性的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法研究[ D].北京：清華大學(xué)，2013：23-33.

WU Q.? The development of mix design method for self- compacting concrete based on the rheological characteristics of paste[ D].Beijing：Tsinghua University，2013：23-33.（In Chinese）

[24]王裕宜，詹錢(qián)登，嚴(yán)璧玉，等.泥石流體的流變特性與運(yùn)移特征[M].長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2014：233-278.

WANG Y Y，ZHAN Q D，YAN B Y，et al. Debris-flow Rheology and Movement [ M]. Changsha：Hunan Science & Technology Press，2014：233-278.（In Chinese）

[25]宓永寧，孫榮華，張玉清，等.特細(xì)砂配制混凝土的試驗(yàn)研究[J].混凝土，2011（12）：56-58.

MI Y N，SUN R H，ZHANG Y Q，et al. Concrete test of the super- fine sand preparation[J]. Concrete，2011（12）：56-58.（In Chi? nese）

[26] SCHMITZ L，HACKER C J，張量.纖維素醚在水泥基干拌砂漿產(chǎn)品中的應(yīng)用[J].新型建筑材料，2006，33（7）：45-48.

SCHMITZ L，HACKER C J，ZHANG L. The application of cellu? lose ether in cementitious dry-mixed mortar[J]. New Building Ma? terials，2006，33（7）：45-48.（In Chinese）

[27] PRAKASH N，SANTHANAM M. A study of the interaction between viscosity modifying agent and high range water reducer in self compacting concrete[ M]// Measuring，Monitoring and Model? ing Concrete Properties. Dordrecht， Netherlands： Springer，2006：449-454.

[28] LIBRE N A ，POURZARABI A ，ETEMADREZAEI A M，et al.An investigation on effect of aggregate grading on fresh properties of self-consolidating mortar [J]. Materials & Structures ，2012（2012）：1336-1339.

[29] RIZWAN S A，AHMAD S，BIER T A. Application of packing concepts to high performance self-consolidating mortar （ SCM） systems[ C]// Twelfth International Conference on Recent Advances in Concrete Technology & Sustainability Issues. Farmington Hills： ACI Special Publication，2012：299-315.

[30] 卜良桃，高偉，羅興華.高性能水泥復(fù)合砂漿與混凝土粘結(jié)性能鉆芯拉拔試驗(yàn)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，36（1）：19-23.

BU L T，GAO W，LUO X H. Experimental research on the tensile behavior of high performance cement-mortar to concrete with core-drilling and pull-stripping test[J]. Journal of Hunan Uni? versity （Natural Sciences），2009，36（1）：19-23.（In Chinese）

[31] SANTAMAR?A A，GONZ?LEZ J J，LOS??EZ M M，et al. Thedesign of self-compacting structural mortar containing steelmak ? ing slags as aggregate [J]. Cement and Concrete Composites，2020，111：103627.

[32] WEDDING P A，KANTRO D L. Influence of water-reducing admixtures on properties of cement paste—A miniature slump test [J]. Cement，Concrete and Aggregates，1980，2（2）：95.

[33] Standard test methods for rheological properties of non-newtonianmaterials by rotational （brookfield type） viscometer：ASTM-D-2196-05[ S]. Washington D C：ASTM，2018：2-4.

[34]張倩倩，劉建忠，周華新，等.超高性能混凝土流變特性及其對(duì)纖維分散性的影響[J].材料導(dǎo)報(bào)，2017，31（23）：73-77.

ZHANG Q Q，LIU J Z，ZHOU H X，et al. Rheological properties of ultra-high performance concrete and its effect on the fiber dis ? persion within the material[J]. Materials Review，2017，31（23）：73-77.（In Chinese）