| 前言
干混砂漿是將水泥、干燥骨料或粉料、外加劑以及根據性能確定的其他組分，按照一定比例，在專業生產廠經計量、混合而成的混合物。干混砂漿內部各組分的物理性能差異較大，水泥、摻和物及外加劑的粒徑相對較小，密度較低，而機制砂的粒徑相對較大，密度較高，因此不同組分之間的相容性較差[[i]]，需要通過混合設備以特定的工藝參數對混合物進行處理以達到較高的混合均勻度。混合均勻度較高的干混砂漿可以保證砂漿在應用過程中，其保水性能、力學性能、收縮性能等物理力學性能趨于一致，最終達到與被作用材料完美結合的目的，在生產過程中通過工藝參數的控制來獲得混合均勻度較高的干混砂漿就成為關鍵點。其其格吉日嘎拉、王春光等人就轉子轉速、混合時間和充滿系數對小型臥式混合機的混合均勻度進行了實驗，得到了最佳的工藝參數[[ii]]。李利橋、王德福、江志國等示蹤物法和篩分法對自制的轉筒式全混合日糧混合機的混合均勻度進行了對比分析，結論表明：兩種方法并無統計學差異，均可檢測混合機的混合均勻度[[iii]]。因此有必要就攪拌工藝及其參數對干混砂漿混合均勻度的影響規律進行深入的研究。 本文旨在探索干混砂漿生產過程中攪拌工藝參數對砂漿混合均勻度的影響規律，研究不同工藝參數對砂漿混合均勻度的影響效果，分別采用篩分均勻度法、性能均勻度法及甲基紫法表征砂漿混合均勻度，根據不同表征方法的特征選定適宜的混合均勻度表征方法用于生產質量控制。
1 試驗原料及方法 水泥：中國長城鋁業公司水泥廠水泥生產的42.5等級的普通硅酸鹽水泥，其物理力學性質見表1所示：
機制砂：洛陽安馳建材有限公司生產的中砂，其各項性能檢測結果如表2所示，顆粒分布曲線如圖1所示：
圖 1 機制砂累計篩余曲線 粉煤灰：國電滎陽煤電一體化有限公司所排放的II級粉煤灰，參照GB/T 1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰進行性能檢測，檢測結果如下：45 μm方孔篩篩余為23%，需水量比為87.2%，燒失量為5.8%，含水量為0.2%。 可再分散乳膠粉和纖維素醚選用北京天維寶辰化學有限公司生產的HPMC-100000及6012E。 本試驗所用攪拌設備為單軸犁刀式攪拌機，工藝參數包括：低速頻率、高速頻率、攪拌時間等。低速頻率代表備料階段的攪拌主軸轉速，高速頻率代表攪拌階段的攪拌主軸轉速，攪拌時間代表攪拌階段的時長。本試驗選取低速頻率、高速頻率、攪拌時間設計正交試驗，通過測試砂漿的混合均勻度研究工藝參數對砂漿混合均勻度的影響規律。分別采用篩分均勻度法、性能均勻度法及甲基紫法對同一個樣品進行混合均勻度測試，對比三種表征方法的準確度及測試周期，確定最佳的表征方法。
2 試驗結果 2.1 攪拌工藝參數對砂漿混合均勻性的影響規律 按照表3中設定的攪拌工藝參數進行砂漿生產，按照生產批次取樣，檢測砂漿的細度均勻性及強度均勻性，檢測方法參照DBJ41/T 078-2015預拌砂漿生產與應用技術規程附錄A（以下簡稱規程）中相關要求進行，檢測結果如表3所示：
表 3 干混砂漿攪拌工藝參數試驗
對表3中編號為T1～T9的正交試驗進行極差計算，探索不同攪拌工藝參數對砂漿細度均勻性和強度均勻性的影響規律，計算結果如表4所示： 表 4 正交試驗極差計算
由表4可知，砂漿細度均勻性的影響強弱排序為：最強為高速頻率，其次為攪拌時間，最弱為低速頻率，細度均勻性隨高速頻率的增加而增加，且在高速頻率增至45 Hz時，增速趨于穩定，根據規程中對細度均勻性的要求（T細度≥90%），三個因素的三種水平均可以滿足要求。 砂漿強度均勻性的影響規律與細度均勻性的影響規律相同，最強為高速頻率，其次為攪拌時間，最弱為低速頻率，強度均勻性隨高速頻率的增加而增加，增速放緩，在高速頻率增至45 Hz時即可達到強度均勻性合格水平，根據規程中對強度均勻性的要求（T強度≥85%），低速頻率應選取20 Hz，高速頻率可選取45 Hz或50 Hz，攪拌時間可選取120 s或180 s。在滿足混合均勻性要求的前提下，綜合考慮生產能耗，確定干混砂漿生產工藝參數設定為：高速頻率為45 Hz，低速頻率為20 Hz。 砂漿混合均勻性的影響因素主要為高速頻率及攪拌時間，混合均勻度一般隨高速頻率的增長而增加，但是與攪拌時間的影響規律并不明確。 2.2 攪拌時間對砂漿混合均勻性的影響規律 參考2.1中的相關結果，設定高速頻率為45 Hz，低速頻率為20 Hz，攪拌時間范圍為30～240 s，每間隔30 s設置一組試驗，具體試驗方案如表3中編號為T10～T16及T8所示： 由表3中編號為T10～T16及T8的試驗數據可以得到攪拌時間與混合均勻度間的相互關系，如圖2所示：
圖 2 砂漿攪拌時間與混合均勻度間的相關關系 根據圖2中混合均勻度的變化趨勢可知，砂漿的混合均勻度的變化過程可以分為兩個階段，第一階段混合均勻度隨攪拌時間的延長而快速增加；第二階段當攪拌時間達到極限后，混合均勻度不會繼續增加，而是隨著攪拌時間的延長而上下波動。根據表5中的試驗數據可知，在高速頻率為45 Hz，低速頻率為20 Hz的生產工藝參數下，120 s為極限攪拌時間，即延長攪拌時間不會明確得到砂漿混合均勻度的提高。 因此從保證砂漿混合均勻度的角度考慮確定干混砂漿生產工藝參數設定為：高速頻率為45 Hz，低速頻率為20 Hz，攪拌時間為120 s。 2.3 干混砂漿混合均勻度表征方法 選定工藝參數如下：高速頻率為45 Hz，低速頻率為20 Hz，攪拌時間為120 s，在砂漿攪拌機完成攪拌后，打開攪拌機，在筒倉內部取樣，取樣點如圖3所示。
圖 3 干混砂漿混合均勻度取樣點 樣品分別采用篩分均勻度法、性能均勻度法及甲基紫法測試砂漿產品的混合均勻度，性能均勻度的檢測方法參考JGJ-T 70-2009 《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》中對保水率、強度、收縮等的相關規定，性能均勻度的計算方法參考規程A.0.5中的計算方法。甲基紫法測試方法參考JB-T 11185-2011《建筑施工機械與設備干混砂漿攪拌機》中的相關規定。不同測試方法對砂漿混合均勻性的表征效果如表6所示： 表 6 干混砂漿混合均勻度測試結果
由表6中數據可知，采用篩分法得到的細度均勻度為98.8%。采用物理法得到的性能均勻度為90.4%，采用甲基紫法得到的均勻度為91.3%。 根據測試原理分析，篩分法通過檢測不同粒徑組分的質量比來粗略判斷砂漿中不同粒徑組分的質量比。劣勢在于僅僅能夠判定砂漿中粉料與集料的混合均勻程度，無法判斷外加劑在粉料中的混合均勻度，優勢在于檢測速度快，可以為判斷砂漿均勻性提供參考性指標。 物理性能法通過檢測砂漿樣品的各項物理性能來表征砂漿的實際混合均勻度。優勢在于準確度高，劣勢在于測試周期較長，無法迅速為砂漿均勻性提供參考。 甲基紫法通過測定砂漿樣品中的甲基紫含量表征外加劑在粉體以及粉體在集料中的分散均勻程度，通過分光光度計測量甲基紫溶液的透光度進而計算出甲基紫的含量，具有測試精度高，測試速度快的特點[[1]]，優勢在于可以獲得較為準確的結果，且測試周期較短，劣勢在于需要配備分光光度計，對實驗設備要求較高。 綜上所述：對比表6中的各項檢測結果，采用甲基紫法測試的結果與性能法測試結果極為接近，故準確度較高，且測試周期較短，因此甲基紫法是最佳的混合均勻度表征方法。
3 結論 (1) 砂漿混合均勻性的影響因素主要為高速頻率及攪拌時間，混合均勻度一般隨高速頻率的增長而增加。 (2) 干混砂漿混合均勻度的攪拌時間存在最佳的時間區間，針對本試驗而言，在達到120s之前，混合均勻度隨攪拌時間的延長而快速增加，超過120s，混合均勻度在已有均勻度之上上下波動。 (3) 針對本試驗中選定的攪拌機，其最佳攪拌工藝參數為：高速頻率為45 Hz，低速頻率為20Hz，攪拌時間為120 s。 (4) 甲基紫法是一種相對較準確，且測試周期較短的混合均勻度測試方法，適宜于干混砂漿均勻性表征。 |
