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理论研究

特细机制砂湿拌砂浆的性能研究

时间:2020/4/20 13:05:02 来源: 点击次数:2012

特细机制砂湿拌砂浆的性能研究

李城1,2,石从黎[1],2,向川1,2,周龙龙1,刘道胜1

(1重庆建工建材物流有限公司,重庆 401122;2重庆市建筑材料与制品工程技术研究中心,重庆 401122)

摘要:针对重庆地区湿拌砂浆对天然特细砂严重依赖的现状,展开了特细机制砂及细机砂砂浆的相关研究;以天然砂及混合砂砂浆作为对照,研究分析了特细机砂及细机砂砂浆的性能表现。结果表明:特细机砂和细机砂砂浆具有较天然砂砂浆更优的拌合物性能、拉伸粘结强度和抗干燥收缩性能;机制砂砂浆的表观密度随砂细度模数的增大而增大,收缩则随砂颗粒的减小而增大;同时,机制砂砂浆拉伸粘结强度明显较天然砂砂浆高,但砂浆的拉伸粘结强度与抗压强度之间没有直接关系。以上试验结果为特细机砂或细机砂砂浆的工程应用提供了参考,具有重要的现实意义。

关键词:特细机制砂;天然特细砂;湿拌砂浆;拉伸粘结强度;收缩率

0引言

作为国家重点开发和鼓励的绿色建材,预拌砂浆具有质量稳定、性能优异,利于提高工程质量、施工效率,改善施工环境等优势[1-2]。目前,预拌砂浆的发展呈“干湿并存”的状态[3],从用量方面,干混砂浆仍占绝对优势;然而,近年来,湿拌砂浆发展迅速,增长趋势迅猛,在广东地区,湿拌砂浆用量占预拌砂浆总量的比例已超过70%,掀起了全国湿拌砂浆的发展热潮[4]。

重庆地区自2016年起开始规模化生产应用湿拌砂浆,湿拌砂浆生产企业多为预拌混凝土企业通过资质增项和设施改造进行砂浆生产,经过近两年的发展,湿拌砂浆已广泛用于建筑、市政等建设工程中。然而,总体来说湿拌砂浆在重庆地区的应用仍处于起步阶段,面临一系列问题,如对砂的应用以天然特细砂为主,砂的细度模数范围一般在0.7~1.5[5]。一方面,天然砂原材料质量波动较大,力学性能较差,尤其是拉伸粘结强度较低,不利于砂浆工程质量控制,而混合砂砂浆因其拌合物性能差异及抹灰表面较粗糙受到来自施工现场的广泛抵触,导致混合砂湿拌砂浆的推广也受到较大限制;另一方面,天然砂资源短缺,已无法满足建设用砂的刚性需求,从可持续发展的角度,以生态破坏为代价的天然砂开采也将受到各方面的限制[6]。面临上述两方面情况,本文结合实际,从特细机制砂和细机砂出发,研究其砂浆的拌合物、力学及收缩性能,比较分析其与天然特细砂和混合砂砂浆的性能差异,以期通过特细机制砂砂浆的应用改善目前湿拌砂浆应用的现状。

1试验设计

1.1试验材料

1.1.1砂

试验选用了四种砂,分别为天然特细砂,特细机制砂,细机制砂,机制中砂,其颗粒级配和技术性能分别如表1、表2所示。

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1.1.2其他材料

试验选用的其他材料及其主要性能如表3。

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1.2试验方案

1.2.1砂浆的配合比设计

①利用特细机砂及细机砂配制不同胶凝材料的砂浆,调整增塑剂用量,以砂浆稠度达到90±5mm为目标要求完成试验,分析砂浆的拌合物性能和强度表现;②利用天然砂和混合砂砂浆作对照组,比较不同砂对砂浆性能的影响。砂浆的配合比见表4。

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1.2.2试验方法

砂浆的性能测定参照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》中相关规定进行,试验成型试件的尺寸见表5。

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2结果及分析

2.1砂的级配特性

由图1可以看出,与天然砂相同,特细机砂颗粒主要集中在0.15~0.6mm之间,此粒径范围质量占比超过83%,粒径分布较窄;天然砂更多集中在0.15~0.3mm范围,特细机砂则更多集中在0.3~0.6mm范围。相对来说,细机砂与机制中砂的级配分布比较均匀,粒径分布较宽,基于逐级填充理论,此种级配分布的骨料密实度更好,从表2可以看出,三种同材质的机制砂,其细度模数越大,相应堆积密度也越大。

石粉是机制砂生产中不可避免产生的组成部分,机制砂中石粉的矿物组分与被加工母岩相同,适量的石粉可改善机制砂砂浆的工作性能和硬化后性能。池汇海[7]在研究机制砂预拌砂浆性能中指出,机制砂中细粉颗粒,不应只考虑石粉,还应把0.075~0.15mm的细颗粒考虑其中,且石粉颗粒及0.075~0.15mm细颗粒的总量不应超过20%。本试验中三种机制砂小于0.15mm的细粉颗粒含量均小于15%,对细粉颗粒的控制较好。

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2.2拌合物性能与抗压强度

砂浆的拌合物性能和抗压强度检测结果见表6、图2。可以看出,砂浆拌合物的表观密度随砂的细度模数增大而增大,其他三种砂与机制中砂混合后砂浆表观密度均有较大增幅。一方面,砂的细度模数越小,颗粒粒径越小,比表面积越大,从而与水泥浆接触的界面面积越大,界面具有一定厚度—空隙,较大的界面面积需占用更多的空隙;从级配角度,砂颗粒越小且粒径分布比较集中,砂的孔隙率随之增大,堆积密度减小,也会导致砂浆密度较低。新拌砂浆状态方面,天然砂因颗粒较细,粒形接近球形,故砂浆表观细腻,柔顺性更好,机制砂砂浆颗粒感相对更强,略显粗糙。

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通过比较不同胶凝材料用量的两组试验结果发现,胶凝材料的增加能不同程度的提升砂浆的抗压强度,如图3。而在表观密度方面则不完全一样,对单组分特细机砂和细机砂,胶凝材料的增加能导致砂浆表观密度的增大,对混合机砂则相反,胶凝材料较小的试验组表观密度反而更大,如A3与A7及A4与A8。胶凝材料用量一致时,除全天然砂砂浆试验组B1抗压强度稍低以外,其他组砂浆的抗压强度偏差不大;总的来说,特细机砂和细机砂砂浆具有不错的抗压强度表现。

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2.3拉伸粘结强度

砂浆的拉伸粘结强度对抹灰砂浆产生空鼓的质量缺陷有比较直接的影响,较高的拉伸粘结强度能有效预防抹灰工程空鼓现象的出现。表7所示为砂浆的14d拉伸粘结强度,相应柱状图如图4所示。可以看出,试验组A的拉伸粘结强度相对较高,试验组B因天然砂的加入拉伸粘结强度较低,且随天然砂比例的增加拉伸粘结强度逐渐降低,采用全天然砂的试验组B1拉伸粘结强度最低;对试验组A,有特细机制砂的A5和A7组的拉伸粘结强度较低,两种较细机砂与机制中砂混合后并没有提高砂浆的拉伸粘结强度。结果表明,砂浆的拉伸粘结强度在一定程度上受砂颗粒大小的影响,砂中细颗粒含量越高,砂浆拉伸粘结强度有降低的趋势;整体来看,机制砂砂浆的拉伸粘结强度明显较天然砂砂浆高。此外,对比表6砂浆的抗压强度发现,砂浆的拉伸粘结强度与抗压强度之间没有直接关系。

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2.4干燥收缩性能

砂浆的干燥收缩试验结果见表8和图2所示。可以看出,随着龄期增加,砂浆收缩均有增大的趋势,说明砂浆的干燥收缩在一定时间内是一直存在的,虽然收缩速率在14d以后有较明显的降低趋势,但可以推断在收缩进行到28d时未必能达到收缩的峰值。由于天然特细砂的存在导致B试验组的收缩普遍较A试验组大,其中采用全天然砂的B1试验组收缩最大,并随天然砂比例的降低收缩也相应减小;对采用机制砂试验的A组,细度模数较小的A5试验组其对应的收缩也最大。从砂浆的收缩变化可以看出,砂浆的收缩受砂颗粒大小的影响,一定程度上,砂颗粒越细,细颗粒含量越高,砂浆的收缩越大。相比于天然砂砂浆,特细机砂和细机砂砂浆的收缩更小,具有更优良的抗干燥收缩开裂性能。

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2.5机制砂砂浆的抹灰表观质量

抹灰砂浆是用量最大的砂浆品种,质量控制一直是抹灰砂浆的重点难点,其中抹灰砂浆的表观质量也十分重要。本研究对其中几个试验组进行了试验墙抹灰试验,观察抹灰表面的起砂情况及粗糙度,如图6。可以看出,粗糙度方面,采用了机制中砂的混合砂砂浆表面最为粗糙,有砂颗粒被抹刀带走留下的小孔,且容易留下抹刀划过的痕迹,如图6(a),机制砂砂浆次之,天然砂砂浆表面相对最为细腻。有手指用力划过抹灰层表面,天然砂砂浆表面有轻微起砂现象,机制砂和混合砂砂浆的起砂现象则明显较好,表面不容易起砂。

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3结论

(1)特细机制砂颗粒主要集中在0.15~0.6mm之间,此粒径范围颗粒质量占比超过83%;对岩石材质相同的机制砂,细度模数越大,相应的堆积密度越大。

(2)对机制砂砂浆,砂浆拌合物的表观密度随砂的细度模数增大而增大;其他三种砂与机制中砂混合后砂浆表观密度均有较大增幅;胶凝材料的增加能不同程度的提升砂浆的抗压强度。

(3)机制砂砂浆的拉伸粘结强度明显较天然特细砂砂浆高,砂浆的拉伸粘结强度在一定程度上受砂颗粒大小的影响,随着砂中细颗粒含量增高,砂浆拉伸粘结强度有降低的趋势,另外,砂浆的拉伸粘结强度与抗压强度之间没有直接关系。砂浆的收缩也受砂颗粒大小的影响,一定程度上,砂越细或者细颗粒含量越高,砂浆的收缩越大。

(4)特细机砂和细机砂砂浆具有较天然砂砂浆更好的拌合物性能、力学性能和抗干燥收缩性能,以上试验结果为特细机砂及细机砂砂浆的应用提供参考,具有重要的现实意义。

参考文献:

[1]龙大晋.预拌砂浆使用技术[M].北京:化学工业出版社,2010.

[2]陈景,刘永道,王晶晶,等.机制砂湿拌抹灰砂浆研究与生产应用[J].混凝土与水泥制品,2015,(3):66-70.

[3]叶勇,刘永道,李武江.混凝土搅拌站湿拌砂浆生产及施工质量控制要点[J].四川建材,2015,41(3):257-259.

[4]陈均侨,蒋金明,石柱铭,等.湿拌砂浆产业化发展方式及应用探索[J].商品混凝土,2014,(7):67-71.

[5]姜洪麟,何世碧,李宗惠,等.特细砂砌筑砂浆配合比设计试验研究[J].重庆建筑,2008,(58):14-17.

[6]韩继先,肖旭雨.我国骨料的现状与发展趋势[J].混凝土世界,2013,(51):36-42.

[7]池汇海.机制砂预拌砂浆生产质量控制研究[D.重庆:重庆大学,2015.

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