機制砂對濕拌砂漿性能的影響

陳景，黃海珂，劉永道，王晶晶，甘戈金，盧佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川　成都　610052）

機制砂對濕拌砂漿性能的影響

陳景，黃海珂，劉永道，王晶晶，甘戈金，盧佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川成都610052）

本文研究了機制砂的顆粒級配以及石粉含量對濕拌砂漿使用性能的影響。實驗表明：選用級配良好，細度模數在1.8～2.3 的機制砂制備的濕拌砂漿，具有較好的工作性能、力學性能與耐久性能；機制砂石粉含量控制在 10% 以內，能夠很好的滿足施工質量要求。

機制砂；濕拌砂漿；工作性能；開放時間

0　前言

濕拌砂漿，是將各組成材料按一定比例，在攪拌站經計量、拌制均勻后，采用攪拌運輸車運至使用地點，放入專用容器儲存，并在規定時間內使用完畢的濕拌拌合物。但是，由于我國建筑工程的快速發展、天然砂資源匱乏以及生態環保要求，機制砂的應用得到了廣泛的推廣[1]。利用機制砂制備濕拌砂漿具有良好的經濟與社會效益[2]。但目前機制砂質量參差不齊，粒徑級配、石粉含量波動大，這對于濕拌砂漿的工作性能以及施工應用影響較大[3-7]。

近年來，機制砂對于干混砂漿影響的研究較多[8-10]，主要集中在顆粒級配、石粉含量等對于砂漿工作性能、力學性能及耐久性能的影響，而對濕拌砂漿性能研究較少[11-15]。因此，本文在現有的成果基礎上，系統的研究了機制砂不同級配及石粉含量對濕拌砂漿工作性能、開放時間、力學性能及耐久性能的影響，對生產質量控制進行指導。

1　原材料與試驗方案

1.1原材料

（1）水泥： P?O 42.5R 水泥，其基本性能見表 1。

表1　普通硅酸鹽水泥的基本性能

（2）粉煤灰：II 級粉煤灰，細度 13.9%，燒失量 4.6%，需水量比 98%。

（3）機制砂：產自于成都彭州，細度模數 2.7，石粉含量 5%，根據試驗需要，人工調配，其級配如表 2。

表2　機制砂顆粒級配

（4）外加劑：廣州某公司的塑化劑 G1 和調節劑 G2。

1.2試驗方法

機制砂的篩分、細度模數的計算及石粉含量，參照標準GB/T 14684－2011《建設用砂》。

機制砂的容重測試、稠度、分層度、保水性、抗壓強度、凝結時間及干燥收縮等，參照標準 JGJ/T 70－2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》。

濕拌砂漿開放時間，是指砂漿能夠滿足生產、運輸及施工質量要求的最長存放時間。

1.3試驗配合比設計

本文選用 M10、M15 為例，研究不同級配以及石粉含量對機制砂性能的影響，其具體的配比，見表 3。其中，編號1～5 為不同級配機制砂對 M10 影響試驗配比；6～10 為不同級配機制砂對 M15 影響試配配比；11～14 為不同石粉含量（0%～15%）對 M15 影響試驗配比；15～17 為不同石粉含量（0%～15%）對 M15 影響試驗配比。

表3　試驗配合比設計　　kg/m3

2　試驗結果與分析

2.1不同級配機制砂對濕拌砂漿性能的影響

2.1.1不同級配機制砂對工作性能的影響

五種不同級配機制砂對濕拌砂漿工作性能的影響如表 4所示。

表 4 中選用 A、B 機制砂制備的濕拌砂漿出現泌水現象，保水性較差；選用 C、D 制備的濕拌砂漿工作性能良好，粘度合適，無泌水現象，分層度小；A、B 型機制砂，粗顆粒多，細顆粒少，濕拌砂漿的流動性以及保水性變差；同時，其石粉含量低，固體顆粒的比表面積小，容易出現泌水現象。 C、D 型機制砂，級配較 A、B 型好，其流動性與保水性均較好，含有適量的細顆粒，能夠填充在粗顆粒之間，降低內部摩擦力，提高其流動性能。E 型機制砂細顆粒更多，其需水量更大，其流動性與保水性都較差，而且由于其粉料的增多，容易使濕拌砂漿粘度增大，造成施工不便，同時后期易粉化，收縮大。

因此，機制砂級配及細度模數對濕拌砂漿工作性能影響較大。在制備濕拌砂漿的過程中，應嚴格控制機制砂的級配，以滿足濕拌砂漿工作性能的要求。

表4　不同級配機制砂對濕拌砂漿工作性能的影響

2.1.2不同級配機制砂對開放時間的影響

開放時間是指預拌砂漿加水拌合后，在初凝以前所具有足夠的工作性、尚能進行正常施工操作的時間。不同級配機制砂對濕拌砂漿開放時間的影響如表 5。

表5　不同級配機制砂對濕拌砂漿開放時間的影響

選用 A 型機制砂制備的濕拌砂漿開放時間最小，選用 C機制砂的開放時間最長。其主要原因：A 型砂粗顆粒較多，保水性差，在放置過程中失水快，表面硬化快，外加劑沒有發揮出緩凝效應；E 型砂細顆粒較多，需水量增大，石粉對于外加劑的吸附加強，使得外加劑實際效應降低，不能提高開放時間；C 型砂級配合適，外加劑作用效果最優。

2.1.3不同級配機制砂對抗壓強度與干燥收縮影響

不同級配機制砂對抗壓強度影響如圖 1 所示，隨著細度模數的增大，濕拌砂漿的抗壓強度先增大后降低，其中 C 型砂制備的濕拌砂漿強度最優，B、D、A 型砂次之，E 型砂最差。

圖1　不同級配砂對濕拌砂漿抗壓強度影響

圖2　不同級配砂對濕拌砂漿干燥收縮影響

C 型砂級配相對較好，粗顆粒之間被有效填充，形成密實嵌擠，促使其水化后強度最好；A 型砂粗顆粒較多，細顆粒較少，骨架之間的孔隙沒有被有效地填充，而且漿體保水性差，水分散失過快，影響后期強度發展；E 型砂細顆粒較多，在預拌砂漿中沒能形成骨架結構，使得總比表面積增大，從而顆粒之間粘結強度降低，部分顆粒呈游離松散狀態，其強度降低。

不同級配機制砂對濕拌砂漿干燥收縮的影響如圖 2，隨著細度模數的增大，濕拌砂漿收縮率先減小后增大，其中A 型砂收縮值最大，C 型最小。其原因在于，機制砂級配不同，粗細顆粒的含量不一樣，導致形成的濕拌砂漿內部密實度不同，C 型級配合理，形成良好的孔結構；然而，A型砂細顆粒含量少，內部孔隙率大，收縮值大。

2.2不同石粉含量機制砂對濕拌砂漿性能影響

2.2.1不同石粉含量機制砂對工作性能影響

不同石粉含量機制砂對濕拌砂漿工作性能的影響如表 6所示。其中，對于 M10 砂漿，石粉含量在 10% 時，工作性能與保水性最好；對于 M15 砂漿，石粉含量在 15% 時，其工作性能與保水性最優。隨著石粉摻量的提高，濕拌砂漿的工作性能得到改善，當石粉摻量超過一定量，反而會降低濕拌砂漿的工作性能。這主要是由于過量的石粉不能被足夠的水泥粘結，從而影響其保水與工作性。

表6　不同石粉含量機制砂對濕拌砂漿性能影響

2.2.2不同石粉含量機制砂對開放時間影響

不同石粉含量機制砂對開放時間影響如表 7 所示。對于M10 和 M15 砂漿，當石粉摻量為 10% 時，凝結時間最長；當不含石粉時，凝結時間最短。其主要原因：當機制砂中不含有石粉，其保水性差，水分散失快，影響緩凝效果；當石粉含量過高，石粉對外加劑的吸附明顯，從而降低對水泥的緩凝效應。

表7　不同石粉含量機制砂對開放時間的影響

2.2.3不同石粉含量機制砂對抗壓強度與收縮性能的影響

不同石粉含量機制砂對抗壓強度的影響如圖 3 所示，對于M10 砂漿，當石粉含量在 10%，其抗壓強度最高；對于M15 砂漿，隨著石粉含量的提高，抗壓強度逐漸增大。石粉在適宜摻量內，可以提高試件的抗壓強度，主要是由石粉的微集料效應、微晶核效應和特定的化學效應所決定。然而，隨著石粉含量的增加，強度也會隨之降低，這主要是在水泥漿用量一定的情況下，不足以包裹集料，其粘附性減小，粘聚力降低，最終在硬化后期抗壓強度下降。

圖3　石粉摻量對砂漿抗壓強度影響

不同石粉含量機制砂對干燥收縮的影響，如圖 4 所示，對于 M10 砂漿，當石粉摻量為 10%，56d 收縮率最小，僅為6.85×10-4；對于 M15 砂漿，當石粉摻量為 10%，56d 收縮率最小，為 8.32×10-4。主要原因，石粉含量較少時，水泥顆粒間的毛細孔隙不能被充分填充，以及粗顆粒之間的孔隙沒有足夠的漿體填充，拌合物的整體孔隙率較大，砂漿收縮較大；當石粉含量增大到達一定程度，即石粉顆粒可以更多填充孔隙，收縮率最小；隨著砂漿強度等級的提高，水泥用量的增多，干燥收縮率增大。

圖4　石粉摻量對砂漿收縮率影響

從結果可以看出，石粉摻量的變化對工作性能、開放時間、抗壓強度、收縮性能都不一致，這與其強度等級、膠材體系、用水量等都有關系。在生產應用時，一定要將石粉含量控制嚴格，選取較低限制，才能有效的防止質量問題。

3　結論

（1）選用級配良好的機制砂配制的濕拌砂漿，工作性能、力學性能、收縮性能都較好，很好的滿足施工質量要求，細度模數應控制在 1.8～2.3。當機制砂細度模數大于2.6，粗顆粒含量較多，濕拌砂漿的保水性和流動性都較差且抗壓強度和開放時間有所下降；當機制砂細度模數低于 1.6，細顆粒含量較多，特別是石粉顆粒較多時，濕拌砂漿的工作性能降低，力學性能降低。

（2）適量的提高機制砂中石粉含量，能夠改善濕拌砂漿的工作性能，提高抗壓強度，降低收縮；隨著砂漿強度等級的不同，石粉含量的最宜摻量也不同。總的來說，制備濕拌砂漿宜將石粉含量控制在10%。

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［通訊地址］成都市成華區龍潭寺建設村 5 組中建商品混凝土成都有限公司技術中心（610052）

Effects of machine-made sand on the properties of wet-mixed mortar

Chen Jing, Huang Haike, Liu Yongdao, Wang Jingjing, Ge Jin Gan, Lu Jialin
(1China Construction Ready Mixed Concrete Co., Ltd., Chengdu610052)

The effects of the grain composition and limestone powder of machine-made sand on the properties of wet-mixedmortar was investigated in this paper. The results show that machine-made sand with good grain composition and modulus of fineness from 1.8 to 2.3 can improve the workability , mechanical property and shrinkage property of the wet-mixed mortar, and the workability and mechanical property of the wet-mixed mortar can be improved within 10% amount of the limestone powder and the shrinkage value of mortar is reduced.

machine-made sand; wet-mixed mortar; workability; open time

陳景（1981－），男，碩士，工程師，主要從事預拌混凝土及混凝土制品的研究。