機制砂對砂漿性能的影響
張冷慶
摘要
研究了機制砂對砂漿流動度、強度、收縮率的影響。結果表明，摻入機制砂后，新拌砂漿的流動度降低，且隨著機制砂摻量的增大而逐漸減??；在低機制砂摻量（0~70%） 時，硬化砂漿各齡期的抗折強度、抗壓強度基本保持不變，當其摻量大于70%時，砂漿的強度急劇降低；硬化砂漿的收縮率隨機制砂摻量的增加而增大，而且隨著齡期的延長逐漸增大，當機制砂摻量為70%時收縮率達到最大值。
關鍵詞：機制砂；砂漿流動度；強度；收縮率
引言
隨著基礎設施建設的快速發展和環境保護的加強，河砂資源越來越匱乏，機制砂在混凝土中的應用越來越多。由于機制砂在粒形、級配、石粉含量等方面與河砂存在顯著差異，機制砂混凝土與河砂混凝土存在很多不同，其中工作性能的差異最為明顯。機制砂中存在石粉是機制砂和天然砂的最大區別，機制砂中的石粉和天然砂中的泥粉不同。目前，對于機制砂混凝土的研究還處于發展階段，在工程的實際應用中還需要積累大量的經驗。筆者通過試驗研究了機制砂摻量對砂漿性能的影響，為機制砂砂漿的研究、生產提供依據，對工程實踐具有指導意義。
原材料及試驗方法
1.1 原材料及設備
（1）水泥：冀東水泥廠生產的盾石P·O42.5 級普通硅酸鹽水泥；
（2）砂：機制砂，鞍東混凝土攪拌站，細度模數為3.1，石粉含量7.2%，表觀密度為2690kg/m3；河砂，細度模數為2.78，表觀密度為2650kg/m3，孔隙率為41.6%，泥含量為0.5%；
（3）減水劑：HPA-y 聚羧酸系高濃高效減水劑，固含量為0%，減水率30%，含氣量2.5%；
（4）水泥膠砂攪拌機：JJ-05 型，無錫建儀儀器機械有限公司；
（5）壓力試驗機：YAW-300 型，無錫市建筑材料儀器機械廠；
（6）多用比長儀：JC476，無錫市中科建材儀器有限公司；
（7）水泥膠砂流動度測定儀：LD-05 型；
（8）膠砂試體成型振實臺：ZT-96 型；
（9）電子稱：FA2104C 型，昆山恒儀電子科技有限公司。
1.2 試驗方法
（1）砂漿流動度：依照GB/T 2419-1994水泥膠砂流動度測定方法；
（2）砂漿強度：依據GB/T 17671-1999 水泥膠砂強度檢驗方法（ISO 法）；
（3）砂漿收縮率：參照DL/T 5150-2001水工混凝土試驗規程進行測試。
結果與討論
2.1 機制砂對砂漿流動度的影響
本項試驗中水灰比為1∶2，減水劑摻量0.9g，灰砂比為1∶3，通過改變機制砂的摻量來研究機制砂摻量對砂漿流動度的影響。砂漿流動度隨機制砂摻量的變化曲線如圖1所示。
 ▲ 圖1砂漿流動度隨機制砂摻量的變化
由圖1可知，隨著機制砂摻量的增大，砂漿的初始流動度和60min后流動度逐漸降低，流動度經時損失逐漸減小。由于機制砂棱角分明，在新拌砂漿中易機械咬合，產生較大的內摩擦力，因此造成流動度降低。另一方面，機制砂粗糙的表面需要更多的水泥漿包裹，做為潤滑的自由流動的水泥漿就減少了。所以含有機制砂的砂漿比天然砂砂漿流動度差。天然砂和機制砂最本質的區別在于機制砂中含有粒徑75μm以下的石粉，石粉具有較高的比表面積，對水有較強的吸附能力。隨著砂漿中機制砂摻量的增大，石粉含量也隨之增大，吸附水愈多，砂漿流動性愈差。因此，隨著混合砂中機制砂的含量越來越多，砂漿流動度越來越低。
2.2 機制砂對砂漿強度的影響
本試驗水泥，減水劑和砂子摻量不變，水灰比不變。
  ▲ 圖2砂漿抗折強度、抗壓強度隨機制砂摻量的變化
由圖2可以看出，機制砂摻量為0~70%時，硬化砂漿的強度隨著機制砂摻量的增加基本保持不變，當機制砂摻量為70%時強度急劇降低。這是因為，機制砂的摻入造成砂的總級配不合理，集料與漿料間的填充不充分，使結構處于不完善狀態，對砂漿的強度不利；但機制砂的比表面積較天然砂小，能夠減少過渡區的比例，對結構有利。機制砂中的石粉也能改善過渡區的狀態。在機制砂摻量低（小于70%）時，這兩種因素可以相互抵消，因此對砂漿的強度無明顯影響，但當機制砂摻量大于70%時，砂漿的工作性能急劇變差，引起結構缺陷增多。
2.3 機制砂對砂漿收縮性能的影響
 ▲ 圖3砂漿收縮率隨機制砂摻量的變化
由圖3可知，摻加機制砂后，砂漿的各齡期收縮率先增大后減小，當其摻量為70%時收縮率最大。砂漿收縮的主要影響因素是石粉含量，當機制砂摻量較低（70%）時，引入的石粉可與水泥水化產生的氫氧化鈣反應，加速水泥水化，從而引起收縮增大；當機制砂摻量大于70%時，引入的石粉不能完全參與反應，主要起填充作用使砂漿結構更密實，因此收縮減小。
結語
（1） 摻加機制砂后，砂漿的流動性變差，而且隨著機制砂摻量的增加，砂漿的流動度逐漸降低；
（2） 在低機制砂摻量（0~70%）時，砂漿的強度基本不變；當機制砂摻量大于70%，砂漿的強度逐漸降低；
（3） 隨著機制砂摻量的增大，砂漿的收縮率先增大后減小，當其摻量為70%時達到最大值。
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