水泥粘土砂漿基本性能試驗研究★

潘亮 賀新娟 呂明

0 引言

水泥砂漿作為一種重要的建筑材料在工程施工中有著廣泛應用，但普通水泥砂漿中水泥用量大、不環(huán)保。以往研究者通過改變水灰比和引入粉煤灰、聚合物等對水泥砂漿進行改性，取代率在20%左右［1］。改性砂漿的應用降低了水泥用量，也同時保證了砂漿的施工效果，是工程材料研究的一個合理方向。陜西關(guān)中地區(qū)農(nóng)村有利用秸稈、粘土、水的拌合物作為砌筑粘結(jié)劑建造房屋的經(jīng)驗，但是這種砌筑材料由于強度低，達不到現(xiàn)代施工要求而沒有得到廣泛應用，逐漸淘汰消失。本文采用陜西關(guān)中地區(qū)隨處可就地取材的粘土取代水泥砂漿中的水泥，隨著取代率的提高，研究這種水泥粘土砂漿的密度、稠度及抗壓強度等基本性能，以期找到一種在保證砂漿施工效果的前提下，最大程度取代水泥的材料配合比［2］。具體以M10，M15強度等級的水泥砂漿作為研究對象，以規(guī)范標準實驗方法［3］測試水泥粘土砂漿在不同取代率下抗壓強度的變化。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗材料

1)水泥:陜西西安P.O32.5級水泥，初凝時間 210 min，終凝時間300 min。

2)砂子:選用普通建筑用的中砂，符合JGJ 52普通混凝土用砂石質(zhì)量標準及檢驗方法標準要求。砂子的堆積密度為1 520 kg/m3。

3)粘土:選用陜西楊凌本地粘土，曬干碾磨成粉。

4)水:自來水。

1.2 試驗方法

砂漿試樣混合料采用人工拌合，并采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm砂漿試模成型，分別用粘土取代設(shè)計強度為M10，M15的砂漿中的水泥(取代比例依次為0%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%)，每個強度等級下分別做10組實驗，每個取代率為一組，每組三個試塊，取得強度實測值的平均值為該組強度值。同時按照標準試驗辦法測取每組粘土砂漿的稠度。試件拆模后在20℃ ±2℃養(yǎng)護室中養(yǎng)護至測試齡期28 d［3］。砂漿抗壓強度測試按JGJ/T 70-2009建筑砂漿基本性能試驗方法標準進行測定。

1.3 試驗結(jié)果

試件抗壓強度實驗數(shù)據(jù)記錄表如表1，表2所示。試件抗壓強度比變化如表3，表4所示。

表1 M10實驗配比及試件抗壓強度 MPa

表2 M15實驗配比及試件抗壓強度 MPa

表3 M10砂漿抗壓強度比的變化

表4 M15砂漿抗壓強度比的變化

為了更好地表示砂漿抗壓強度隨取代率的變化而變化的情況，采用相對抗壓強度P'=P/P0，即有取代試樣強度P對無取代試樣強度P0的變化。試驗測得無取代時的基準試樣抗壓強度為11.4 MPa和16.0 MPa。相對抗壓強度隨水泥取代率變化的曲線［4］如圖1，圖2所示。圖1反映出來的特點是:隨著取代率的增大，砂漿的相對抗壓強度有逐漸降低的趨勢。對于M10的砂漿，在取代率達到15%左右的時候可以達到抗壓強度的極大值。圖2反映出來的特點是:隨著取代率的增大，砂漿的相對抗壓強度有逐漸降低的趨勢。對于M15的砂漿，均在取代率達到20%左右的時候可以達到抗壓強度的極小值。

建筑施工中所用砂漿的另一個基本性能是稠度指標，圖3，圖4反映了兩種粘土砂漿稠度隨取代率的變化曲線。圖3反映出來的特點是:對于M10砂漿，稠度在70 mm～90 mm的范圍內(nèi)變化，且隨著設(shè)計強度的增大，水泥粘土砂漿的稠度呈下降的趨勢。圖4反映出來的特點是:對于M15的砂漿，稠度在60 mm～80 mm的范圍內(nèi)變化，且隨著設(shè)計強度的增大，水泥粘土砂漿的稠度呈下降的趨勢。

2 結(jié)語

1)粘土取代水泥時，砂漿抗壓強度隨取代率的增大不斷減小，在15%左右時，砂漿的相對抗壓強度達到極值。在M15下，粘土取代水泥的30%時強度達到10 MPa，可以推廣應用;在M10下，粘土取代水泥的20%時強度達到7.5 MPa，也可以推廣應用，以往的砂漿用添加劑取代水泥也僅在20%，且添加劑對環(huán)境危害大。而用粘土這一天然材料取代水泥經(jīng)濟環(huán)保，推廣意義較大。

2)根據(jù)試驗成果，水泥粘土砂漿的稠度范圍在60 mm～90 mm之間，說明粘土使得砂漿的稠度增大，令砂漿在自重或外力的作用下的流動性增大，從而使泵送過程、自密實、自成樁具備了良好的條件［5］。粘土對水泥砂漿中裂縫的粘結(jié)作用，提高了砂漿的密實性，從而使砂漿的抗壓強度和耐久性能均得到提高。

注:西北農(nóng)林科技大學的王曉文，劉顯澤，賀金三位同志也參與了試驗，對本文做出很大貢獻。

［1］ 李寶佳，李國忠，寧 超，等.硅烷偶聯(lián)劑改性聚丙纖維水泥砂漿性能研究［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2010，15(12):50-51.

［2］ JGJ 98-2000，砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程［S］.

［3］ JGJ/T 70-2009，建筑砂漿基本性能試驗方法標準［S］.

［4］ 朱 力.不同取代方式下粉煤灰對砂漿抗壓強度的影響［J］.粉煤灰，2008，20(6):28-30.

［5］ 林 奇.水泥粘土砂漿咬合樁應用研究［J］.福建工程學院學報，2010，8(1):5-7.