水泥粘土砂浆基本性能试验研究★

潘亮 贺新娟 吕明

0 引言

水泥砂浆作为一种重要的建筑材料在工程施工中有着广泛应用，但普通水泥砂浆中水泥用量大、不环保。以往研究者通过改变水灰比和引入粉煤灰、聚合物等对水泥砂浆进行改性，取代率在20%左右［1］。改性砂浆的应用降低了水泥用量，也同时保证了砂浆的施工效果，是工程材料研究的一个合理方向。陕西关中地区农村有利用秸秆、粘土、水的拌合物作为砌筑粘结剂建造房屋的经验，但是这种砌筑材料由于强度低，达不到现代施工要求而没有得到广泛应用，逐渐淘汰消失。本文采用陕西关中地区随处可就地取材的粘土取代水泥砂浆中的水泥，随着取代率的提高，研究这种水泥粘土砂浆的密度、稠度及抗压强度等基本性能，以期找到一种在保证砂浆施工效果的前提下，最大程度取代水泥的材料配合比［2］。具体以M10，M15强度等级的水泥砂浆作为研究对象，以规范标准实验方法［3］测试水泥粘土砂浆在不同取代率下抗压强度的变化。

1 试验设计

1.1 试验材料

1)水泥:陕西西安P.O32.5级水泥，初凝时间 210 min，终凝时间300 min。

2)砂子:选用普通建筑用的中砂，符合JGJ 52普通混凝土用砂石质量标准及检验方法标准要求。砂子的堆积密度为1 520 kg/m3。

3)粘土:选用陕西杨凌本地粘土，晒干碾磨成粉。

4)水:自来水。

1.2 试验方法

砂浆试样混合料采用人工拌合，并采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm砂浆试模成型，分别用粘土取代设计强度为M10，M15的砂浆中的水泥(取代比例依次为0%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%)，每个强度等级下分别做10组实验，每个取代率为一组，每组三个试块，取得强度实测值的平均值为该组强度值。同时按照标准试验办法测取每组粘土砂浆的稠度。试件拆模后在20℃ ±2℃养护室中养护至测试龄期28 d［3］。砂浆抗压强度测试按JGJ/T 70-2009建筑砂浆基本性能试验方法标准进行测定。

1.3 试验结果

试件抗压强度实验数据记录表如表1，表2所示。试件抗压强度比变化如表3，表4所示。

表1 M10实验配比及试件抗压强度 MPa

表2 M15实验配比及试件抗压强度 MPa

表3 M10砂浆抗压强度比的变化

表4 M15砂浆抗压强度比的变化

为了更好地表示砂浆抗压强度随取代率的变化而变化的情况，采用相对抗压强度P'=P/P0，即有取代试样强度P对无取代试样强度P0的变化。试验测得无取代时的基准试样抗压强度为11.4 MPa和16.0 MPa。相对抗压强度随水泥取代率变化的曲线［4］如图1，图2所示。图1反映出来的特点是:随着取代率的增大，砂浆的相对抗压强度有逐渐降低的趋势。对于M10的砂浆，在取代率达到15%左右的时候可以达到抗压强度的极大值。图2反映出来的特点是:随着取代率的增大，砂浆的相对抗压强度有逐渐降低的趋势。对于M15的砂浆，均在取代率达到20%左右的时候可以达到抗压强度的极小值。

建筑施工中所用砂浆的另一个基本性能是稠度指标，图3，图4反映了两种粘土砂浆稠度随取代率的变化曲线。图3反映出来的特点是:对于M10砂浆，稠度在70 mm～90 mm的范围内变化，且随着设计强度的增大，水泥粘土砂浆的稠度呈下降的趋势。图4反映出来的特点是:对于M15的砂浆，稠度在60 mm～80 mm的范围内变化，且随着设计强度的增大，水泥粘土砂浆的稠度呈下降的趋势。

2 结语

1)粘土取代水泥时，砂浆抗压强度随取代率的增大不断减小，在15%左右时，砂浆的相对抗压强度达到极值。在M15下，粘土取代水泥的30%时强度达到10 MPa，可以推广应用;在M10下，粘土取代水泥的20%时强度达到7.5 MPa，也可以推广应用，以往的砂浆用添加剂取代水泥也仅在20%，且添加剂对环境危害大。而用粘土这一天然材料取代水泥经济环保，推广意义较大。

2)根据试验成果，水泥粘土砂浆的稠度范围在60 mm～90 mm之间，说明粘土使得砂浆的稠度增大，令砂浆在自重或外力的作用下的流动性增大，从而使泵送过程、自密实、自成桩具备了良好的条件［5］。粘土对水泥砂浆中裂缝的粘结作用，提高了砂浆的密实性，从而使砂浆的抗压强度和耐久性能均得到提高。

注:西北农林科技大学的王晓文，刘显泽，贺金三位同志也参与了试验，对本文做出很大贡献。

［1］ 李宝佳，李国忠，宁 超，等.硅烷偶联剂改性聚丙纤维水泥砂浆性能研究［J］.墙材革新与建筑节能，2010，15(12):50-51.

［2］ JGJ 98-2000，砌筑砂浆配合比设计规程［S］.

［3］ JGJ/T 70-2009，建筑砂浆基本性能试验方法标准［S］.

［4］ 朱 力.不同取代方式下粉煤灰对砂浆抗压强度的影响［J］.粉煤灰，2008，20(6):28-30.

［5］ 林 奇.水泥粘土砂浆咬合桩应用研究［J］.福建工程学院学报，2010，8(1):5-7.