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機制砂對濕拌砂漿性能的影響研究
摘要:通過設計不同粗細和級配的機制砂,研究了機制砂細度模數和級配對濕拌砂漿性能的影響。結果表明,當機制砂細度模數在1.2~3.0時,隨著機制砂細度模數的增大,濕拌砂漿單方用水量減小,保水性下降,和易性和抗壓強度呈先提高后降低,干縮率呈先減小后增大的變化規律當機制砂公稱粒徑在0.315mm以上顆粒的分計師余相同時,隨著機制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,濕拌砂力學性能先提高后降低,干縮率先減小后增大?？刂茩C制砂中小于0.315mm細顆粒含量為30%,機制砂中大于1.25mm顆粒含量超過30%時,濕拌砂漿拉伸黏結強度明顯降低,干縮率顯著增大。
前言
濕拌砂漿是一種新型的綠色建筑材料,與傳統現場攪拌砂漿相比具有保護環境、節約資源、確保工程質量、降低勞動強度、推動散裝水泥發展等優點。隨著預拌砂漿的全面推廣,在我國已經形成了“干濕并存”的發展模式,特別是在南方經濟發達地區,濕拌砂漿已經具有一定規模,有些地區濕拌砂漿的發展速度甚至已經超過了干混砂漿。日前,濕拌砂漿的骨料多采用天然砂,然而隨著我國建筑業的快速發展,作為短期不可再生資源的天然砂被大量開采,使得我國多數地區已面臨無砂可采、優質天然砂匱乏的資源現狀2-3。因此,在濕拌砂漿中采用機制砂代替天然砂作為細骨料將成必然趨勢。
日前,國內就機制砂砂漿的研究較多,主要集中在礦物摻合料、聚丙烯纖維、石粉含量和機制砂種類對機制砂砂漿工作性能、力學性能、抗裂性能、耐久性能以及干縮性能的影響。而在國外,研究更多的集中在機制砂的破碎工藝、類型、水灰比、集灰比對機制砂砂漿耐久性能、力學性能和流動性的影響砂是砂漿中用量最大的組分,其粗細程度和級配對砂漿性能影響顯著。目前,就機制砂細度模數和級配對機制砂砂漿性能影響研究較少，而機制砂具有在生產過程中就可對其粗細程度及級配進行控制的優勢,因此,有必要針對機制砂細度模數和級配對濕拌砂漿性能的影響進行試驗研究。
01
GAOKAO
原材料與試驗方法
1.1原材料
水泥:42.5R普通硅酸鹽水泥,主要性能見表1
細集料:機制砂,細度模數3.0,石粉含量13.0%,MB值1.0,其篩分結果見表2。
調節劑:LD-10N砂漿開放時間調節劑,摻量2~4kg/m3
減水劑:LD-203醚化聚羧酸減水劑,摻量8~12kg/m3
1.2機制砂細度模數和級配設計
設計了7組不同細度模數的機制砂,主要分布在Ⅱ區和Ⅲ區,研究機制砂細度模數對濕拌砂漿性能的影響。機制砂篩分以后去除公稱粒徑5mm以上顆粒,通過人工調配,控制公稱粒徑為80μm以下顆粒含量為10%,其分計篩余見表3。
設計了7組不同級配的機制砂,其細度模數為2.0~2.6,主要分布在Ⅱ區。其中,J1~5組大于0.315mm顆粒的分計篩余相同,小于0.315mm顆粒含量以15%、20%、25%、30%、35%依次增大,重點研究機制砂中小于0.315mm顆粒的含量對濕拌砂漿性能的影響;J4、J6、J7組小于0.315mm顆粒含量相同,重點研究大于0.315mm粗顆粒的分計篩余對濕拌砂漿性能的影響。機制砂篩分后去除公稱粒徑2.50mm以上的顆粒,通過人工調配,其分計篩余見表4。
1.3試驗方法
機制砂的篩分和細度模數的計算按JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》的規定進行;濕拌砂漿的稠度、表觀密度、保水率、14d拉伸黏結強度、抗壓強度和收縮率的測試按JGJ/T為4%,調節劑摻量為1%。加水時控制濕拌砂漿的稠度為(90±5)mm,在該稠度范圍測試濕拌砂漿的性能。機制砂細度模數對濕拌砂漿性能影響的試驗結果見表5和圖1~圖2。
從表5可以看出,濕拌砂漿的單方用水量隨機制砂細度模數的增大而減小,機制砂細度模數增大到3.0時,用水量減小了60kg/m3。這主要是由于隨著機制砂細度模數的增加,體系比表面積增加,潤濕其表面所需的用水量增加。機制砂細度模數小于1.8時,濕拌砂漿保水性很好,但其黏度大,不易抹開,對施工不利;機制砂細度模數在2.1~2.4時,濕拌砂漿和易性良好,手感爽滑;機制砂細度模數大于2.4時,濕拌砂漿黏聚性差,出現泌水且手感粗糙。主要原因是機制砂細度模數小于1.8時,細粉所占比例偏大,砂漿體系變稠,新拌砂漿保水性好但黏度大;機制砂細度模數大于2.4時,砂中粗顆粒含量增大,細粉含量減小,新拌砂漿保水性差且手感粗糙。
由圖1可以看出,隨著機制砂細度模數的增大,濕拌砂漿的7d、28d、56d抗壓強度均先增大后減小。其中,機制砂細度模數為2.4時,砂漿的7d、28d抗壓強度達到峰值,分別為7.9MPa和8.5MPa;機制砂細度模數為2.1時,砂漿56d抗壓強度達到峰值,為9.2MPa;機制砂細度模數小于2.1時,由于細顆粒較多,在硬化砂漿中沒能形成骨架結構,且體系總比面積增大,部分顆粒呈游離松散狀態,因而降低了顆粒之間的黏結強度,砂漿強度降低。機制砂細度模數為2.1~2.4時,粗細顆粒含量均勻,顆粒之間空隙被有效填充,砂漿抗壓強度增大。當機制砂細度模數大于2.4時,粗顆粒含量增大,細顆粒含量減小,骨架之間的空隙不能被有效填充,而且漿體保水性差,水分散失過快,影響后期強度發展,因此,砂漿各齡期抗壓強度均顯著下降。此外,在同一細度模數下,隨著養護齡期增長,水泥水化更充分,硬化砂漿塊中孔隙減少,密實度增大,抗壓強度增大。
由圖2可以看出,隨著機制砂細度模數的增大,濕拌砂漿的干縮率先減小后增大,其中,機制砂細度模數2.1時砂漿的干縮率最小,56d千縮率
為0.11%;機制砂細度模數為1.2時,砂漿干縮率最大,56d干縮率為0.2%。原因是機制砂細度模數小于1.8時,細粉含量較高,漿體總量相對較多,抑制砂漿收縮的砂相對較少,從而使砂漿干縮率增大。機制砂細度模數為2.1~2.4時,砂的粗細顆粒含量均勻,形成了良好的孔結構,干縮率減小。機制砂細度模數大于2.4時,機制砂中細顆粒含量少,內部孔隙率大,砂漿干縮率增大。
2.2機制砂級配對濕拌砂漿性能的影響
以濕拌抹灰砂漿為研究對象,砂漿配合比中集灰比為4.67,減水劑摻量為4%,調節劑摻量為1%加水時控制濕拌砂漿的稠度為(90±5)mm,在該稠度范圍測試濕拌砂漿的各項性能。機制砂級配對濕拌砂漿性能影響的試驗結果如表6以及圖3、圖4和圖5所示。
由表6可以看出,J1~5組隨著機制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,濕拌砂漿用水量和表觀密度逐漸增大。J4、J6、J7組小于0.315mm顆粒含量相同,隨著粗顆粒中大于1.25mm顆粒含量的增加,濕拌砂漿用水量和表觀密度略有增大。7組濕拌砂漿的保水性均較好,略有波動但變化很小。主要是因為雖然機制砂細顆粒含量不同,但水泥用量較大,改善了濕拌砂漿的保水性。
由圖3可以看出,J~組隨著機制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,砂漿7d、28d、56d的抗壓強度總體呈現先增大后減小的變化規律。J2組(小于0.315mm顆粒含量為20%)的7d和28d抗壓強度達到了峰值,分別為12.1MPa、17.8MPa,J3組(小于0.315mm顆粒含量為25%)的56d抗壓強度達到最大值,為20.2MPa。綜合三個齡期,J1組(小于0.315mm顆粒含量為15%,細度模數為2.60)、J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細度模數為2.05)的抗壓強度較低;J2~J4組(小于0.315mm顆粒含量為20%~30%,細度模數在2.19~2.47)的抗壓強度較高。主要原因是機制砂中小于0.315mm顆粒含量為15%時,細顆粒偏少,大顆粒之間的空隙不能被有效填充,各得砂漿的抗壓強度降低;機制砂小于0.315mm顆粒含量為35%時,細顆粒偏多,使得體系總比面積增大,部分顆粒呈游離松散狀態,從而降低了顆粒之間黏結強度,砂漿強度較低;機制砂小于0.315mm顆粒含量為20%~30%時,級配良好,達到了緊密堆積狀態,砂漿抗壓強度提高15。J4、J6、J7組小于0.315mm顆粒含量相同,粗顆粒中大于1.25mm顆粒含量超過30%時,砂漿三個齡期抗壓強度略有增長。
由圖4可以看出,J1~J5組隨著機制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,拉伸黏結強度先增大后減小J1組(小于0.315mm顆粒含量為15%,細度模數為2.60)和J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細度模數為2.05)的拉伸黏結強度均較小,分別為0.18MPa和0.20MPaJ2-J4組(小于0.315mm顆粒含量為20%~30%,細度模數在2.19~2.47)的拉伸黏結強度較大,其中,J4組的拉伸黏結強度達到峰值,為0.33MPaJ4、J6、J7組小于0.315mm顆粒含量相同,粗顆粒中大于1.25mm顆粒含量超過30%時,砂漿拉伸黏結強度明顯降低。由圖5可以看出,~5組隨著機制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,機制砂砂漿的干縮率先明顯減小,后逐漸增大,其中J2組(小于0.315mm顆粒含量為20%)的干縮率最小。J1組(小于0.315mm顆粒含量為15%,細度模數為2.60)和J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細度模數為2.05)的干縮率明顯高于J2~J4組(小于0.315mm顆粒含量為20%~30%,細度模數在2.19~2.47)。J4、J6、J7組小于0.315mm顆粒含量相同,隨著粗顆粒中大于1.25mm顆粒含量的增加,砂漿干縮率有增大的趨勢。
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結論
(1)當機制砂細度模數在1.2~3.0時,隨著機制砂細度模數的增大,濕拌砂漿單方用水量減小,保水性下降,和易性和抗壓強度呈先提高后降低,干縮率呈先減小后增大的變化規律。機制砂細度模數為2.1~2.4時,濕拌砂漿的和易性良好,抗壓強度較高,干縮率較小。
(2)當機制砂公稱粒徑在0.315mm以上顆粒的分計篩余相同時,隨著機制砂中小于0.315mm細顆粒含量的增加,濕拌砂漿的各項力學性能先提高后降低,干縮率先減小后增大?？刂茩C制砂中小于0.315mm細顆粒含量為30%,機制砂中大于1.25mm顆粒含量超過30%時,濕拌砂漿各齡期的抗壓強度都略有增長,但拉伸黏結強度明顯降低,干縮率顯著增大。
(3)選用細顆粒(公稱粒徑小于0.315mm)含量在20%~30%,各級粗顆粒(公稱粒徑大于0.315mm)分計篩余在25%左右,細度模數在2.1~2.4范圍左右的機制砂可以配制出工作性能、力學性能和收縮性能較好的濕拌抹灰砂漿。
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