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機(jī)制砂對(duì)濕拌砂漿性能的影響研究
摘要:通過(guò)設(shè)計(jì)不同粗細(xì)和級(jí)配的機(jī)制砂,研究了機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和級(jí)配對(duì)濕拌砂漿性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)在1.2~3.0時(shí),隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)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(qiáng)度呈先提高后降低,干縮率呈先減小后增大的變化規(guī)律當(dāng)機(jī)制砂公稱粒徑在0.315mm以上顆粒的分計(jì)師余相同時(shí),隨著機(jī)制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,濕拌砂力學(xué)性能先提高后降低,干縮率先減小后增大。控制機(jī)制砂中小于0.315mm細(xì)顆粒含量為30%,機(jī)制砂中大于1.25mm顆粒含量超過(guò)30%時(shí),濕拌砂漿拉伸黏結(jié)強(qiáng)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(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿相比具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、確保工程質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、推動(dòng)散裝水泥發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)。隨著預(yù)拌砂漿的全面推廣,在我國(guó)已經(jīng)形成了“干濕并存”的發(fā)展模式,特別是在南方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),濕拌砂漿已經(jīng)具有一定規(guī)模,有些地區(qū)濕拌砂漿的發(fā)展速度甚至已經(jīng)超過(guò)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(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展,作為短期不可再生資源的天然砂被大量開(kāi)采,使得我國(guó)多數(shù)地區(qū)已面臨無(wú)砂可采、優(yōu)質(zhì)天然砂匱乏的資源現(xiàn)狀2-3。因此,在濕拌砂漿中采用機(jī)制砂代替天然砂作為細(xì)骨料將成必然趨勢(shì)。
日前,國(guó)內(nèi)就機(jī)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(jī)制砂種類對(duì)機(jī)制砂砂漿工作性能、力學(xué)性能、抗裂性能、耐久性能以及干縮性能的影響。而在國(guó)外,研究更多的集中在機(jī)制砂的破碎工藝、類型、水灰比、集灰比對(duì)機(jī)制砂砂漿耐久性能、力學(xué)性能和流動(dòng)性的影響砂是砂漿中用量最大的組分,其粗細(xì)程度和級(jí)配對(duì)砂漿性能影響顯著。目前,就機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和級(jí)配對(duì)機(jī)制砂砂漿性能影響研究較少，而機(jī)制砂具有在生產(chǎn)過(guò)程中就可對(duì)其粗細(xì)程度及級(jí)配進(jìn)行控制的優(yōu)勢(shì),因此,有必要針對(duì)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和級(jí)配對(duì)濕拌砂漿性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。
01
GAOKAO
原材料與試驗(yàn)方法
1.1原材料
水泥:42.5R普通硅酸鹽水泥,主要性能見(jiàn)表1
細(xì)集料:機(jī)制砂,細(xì)度模數(shù)3.0,石粉含量13.0%,MB值1.0,其篩分結(jié)果見(jiàn)表2。
調(diào)節(jié)劑:LD-10N砂漿開(kāi)放時(shí)間調(diào)節(jié)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(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和級(jí)配設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)了7組不同細(xì)度模數(shù)的機(jī)制砂,主要分布在Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū),研究機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)對(duì)濕拌砂漿性能的影響。機(jī)制砂篩分以后去除公稱粒徑5mm以上顆粒,通過(guò)人工調(diào)配,控制公稱粒徑為80μm以下顆粒含量為10%,其分計(jì)篩余見(jiàn)表3。
設(shè)計(jì)了7組不同級(jí)配的機(jī)制砂,其細(xì)度模數(shù)為2.0~2.6,主要分布在Ⅱ區(qū)。其中,J1~5組大于0.315mm顆粒的分計(jì)篩余相同,小于0.315mm顆粒含量以15%、20%、25%、30%、35%依次增大,重點(diǎn)研究機(jī)制砂中小于0.315mm顆粒的含量對(duì)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(diǎn)研究大于0.315mm粗顆粒的分計(jì)篩余對(duì)濕拌砂漿性能的影響。機(jī)制砂篩分后去除公稱粒徑2.50mm以上的顆粒,通過(guò)人工調(diào)配,其分計(jì)篩余見(jiàn)表4。
1.3試驗(yàn)方法
機(jī)制砂的篩分和細(xì)度模數(shù)的計(jì)算按JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行;濕拌砂漿的稠度、表觀密度、保水率、14d拉伸黏結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和收縮率的測(cè)試按JGJ/T為4%,調(diào)節(jié)劑摻量為1%。加水時(shí)控制濕拌砂漿的稠度為(90±5)mm,在該稠度范圍測(cè)試濕拌砂漿的性能。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)對(duì)濕拌砂漿性能影響的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增大而減小,機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)增大到3.0時(shí),用水量減小了60kg/m3。這主要是由于隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增加,體系比表面積增加,潤(rùn)濕其表面所需的用水量增加。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)小于1.8時(shí),濕拌砂漿保水性很好,但其黏度大,不易抹開(kāi),對(duì)施工不利;機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)在2.1~2.4時(shí),濕拌砂漿和易性良好,手感爽滑;機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大于2.4時(shí),濕拌砂漿黏聚性差,出現(xiàn)泌水且手感粗糙。主要原因是機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)小于1.8時(shí),細(xì)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(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大于2.4時(shí),砂中粗顆粒含量增大,細(xì)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(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增大,濕拌砂漿的7d、28d、56d抗壓強(qiáng)度均先增大后減小。其中,機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為2.4時(shí),砂漿的7d、28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值,分別為7.9MPa和8.5MPa;機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為2.1時(shí),砂漿56d抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值,為9.2MPa;機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)小于2.1時(shí),由于細(xì)顆粒較多,在硬化砂漿中沒(méi)能形成骨架結(jié)構(gòu),且體系總比面積增大,部分顆粒呈游離松散狀態(tài),因而降低了顆粒之間的黏結(jié)強(qiáng)度,砂漿強(qiáng)度降低。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為2.1~2.4時(shí),粗細(xì)顆粒含量均勻,顆粒之間空隙被有效填充,砂漿抗壓強(qiáng)度增大。當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大于2.4時(shí),粗顆粒含量增大,細(xì)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(guò)快,影響后期強(qiáng)度發(fā)展,因此,砂漿各齡期抗壓強(qiáng)度均顯著下降。此外,在同一細(xì)度模數(shù)下,隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長(zhǎng),水泥水化更充分,硬化砂漿塊中孔隙減少,密實(shí)度增大,抗壓強(qiáng)度增大。
由圖2可以看出,隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增大,濕拌砂漿的干縮率先減小后增大,其中,機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)2.1時(shí)砂漿的干縮率最小,56d千縮率
為0.11%;機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為1.2時(shí),砂漿干縮率最大,56d干縮率為0.2%。原因是機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)小于1.8時(shí),細(xì)粉含量較高,漿體總量相對(duì)較多,抑制砂漿收縮的砂相對(duì)較少,從而使砂漿干縮率增大。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為2.1~2.4時(shí),砂的粗細(xì)顆粒含量均勻,形成了良好的孔結(jié)構(gòu),干縮率減小。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)大于2.4時(shí),機(jī)制砂中細(xì)顆粒含量少,內(nèi)部孔隙率大,砂漿干縮率增大。
2.2機(jī)制砂級(jí)配對(duì)濕拌砂漿性能的影響
以濕拌抹灰砂漿為研究對(duì)象,砂漿配合比中集灰比為4.67,減水劑摻量為4%,調(diào)節(jié)劑摻量為1%加水時(shí)控制濕拌砂漿的稠度為(90±5)mm,在該稠度范圍測(cè)試濕拌砂漿的各項(xiàng)性能。機(jī)制砂級(jí)配對(duì)濕拌砂漿性能影響的試驗(yàn)結(jié)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(jī)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(dòng)但變化很小。主要是因?yàn)殡m然機(jī)制砂細(xì)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(jī)制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,砂漿7d、28d、56d的抗壓強(qiáng)度總體呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。J2組(小于0.315mm顆粒含量為20%)的7d和28d抗壓強(qiáng)度達(dá)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(qiáng)度達(dá)到最大值,為20.2MPa。綜合三個(gè)齡期,J1組(小于0.315mm顆粒含量為15%,細(xì)度模數(shù)為2.60)、J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細(xì)度模數(shù)為2.05)的抗壓強(qiáng)度較低;J2~J4組(小于0.315mm顆粒含量為20%~30%,細(xì)度模數(shù)在2.19~2.47)的抗壓強(qiáng)度較高。主要原因是機(jī)制砂中小于0.315mm顆粒含量為15%時(shí),細(xì)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(qiáng)度降低;機(jī)制砂小于0.315mm顆粒含量為35%時(shí),細(xì)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(tài),從而降低了顆粒之間黏結(jié)強(qiáng)度,砂漿強(qiáng)度較低;機(jī)制砂小于0.315mm顆粒含量為20%~30%時(shí),級(jí)配良好,達(dá)到了緊密堆積狀態(tài),砂漿抗壓強(qiáng)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(guò)30%時(shí),砂漿三個(gè)齡期抗壓強(qiáng)度略有增長(zhǎng)。
由圖4可以看出,J1~J5組隨著機(jī)制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,拉伸黏結(jié)強(qiáng)度先增大后減小J1組(小于0.315mm顆粒含量為15%,細(xì)度模數(shù)為2.60)和J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細(xì)度模數(shù)為2.05)的拉伸黏結(jié)強(qiáng)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(xì)度模數(shù)在2.19~2.47)的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度較大,其中,J4組的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)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(guò)30%時(shí),砂漿拉伸黏結(jié)強(qiáng)度明顯降低。由圖5可以看出,~5組隨著機(jī)制砂中小于0.315mm顆粒含量的增加,機(jī)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(xì)度模數(shù)為2.60)和J5組(小于0.315mm顆粒含量為35%,細(xì)度模數(shù)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(xì)度模數(shù)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(shì)。
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GAOKAO
結(jié)論
(1)當(dāng)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)在1.2~3.0時(shí),隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)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(qiáng)度呈先提高后降低,干縮率呈先減小后增大的變化規(guī)律。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為2.1~2.4時(shí),濕拌砂漿的和易性良好,抗壓強(qiáng)度較高,干縮率較小。
(2)當(dāng)機(jī)制砂公稱粒徑在0.315mm以上顆粒的分計(jì)篩余相同時(shí),隨著機(jī)制砂中小于0.315mm細(xì)顆粒含量的增加,濕拌砂漿的各項(xiàng)力學(xué)性能先提高后降低,干縮率先減小后增大?？刂茩C(jī)制砂中小于0.315mm細(xì)顆粒含量為30%,機(jī)制砂中大于1.25mm顆粒含量超過(guò)30%時(shí),濕拌砂漿各齡期的抗壓強(qiáng)度都略有增長(zhǎng),但拉伸黏結(jié)強(qiáng)度明顯降低,干縮率顯著增大。
(3)選用細(xì)顆粒(公稱粒徑小于0.315mm)含量在20%~30%,各級(jí)粗顆粒(公稱粒徑大于0.315mm)分計(jì)篩余在25%左右,細(xì)度模數(shù)在2.1~2.4范圍左右的機(jī)制砂可以配制出工作性能、力學(xué)性能和收縮性能較好的濕拌抹灰砂漿。
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