机制砂在湿拌砂浆中的应用研究

■易海林 ■深圳市港嘉工程检测有限公司，广东 深圳 518126

所谓的机制砂，是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，而湿拌砂浆是一种新型绿色建筑材料，是继预拌混凝土之后又一节能减排的重大举措。虽将机制砂应用到湿拌砂浆中有一定的帮助，但由于机制砂质量参差不齐，对于湿拌砂浆的工作性能以及施工应用却存在有不良影响。基于此，本文就机制砂在湿拌砂浆中的应用进行了研究，对机制砂在湿拌砂浆中的应用提供了较高的参考价值。

1 原材料与试验方案

1.1 原材料

(1)水泥:P·O42.5R 水泥，其基本性能见表1。

(2)粉煤灰:II 级粉煤灰，细度13.9%，烧失量4.6%，需水量比98%。

(3)机制砂:产自于广州深圳，细度模数2.7，石粉含量5%，根据试验需要，人工调配，其级配如表2。

表1 普通硅酸盐水泥的基本性能

表2 机制砂颗粒级配

(4)外加剂:广州深圳某公司的塑化剂G1 和调节剂G2。

1.2 试验方法

机制砂的筛分、细度模数的计算及石粉含量，参照标准GB/T14684-2011《建设用砂》。

机制砂的容重测试、稠度、分层度、保水性、抗压强度、凝结时间及干燥收缩等，参照标准JGJ/T70 -2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》。

湿拌砂浆开放时间，是指砂浆能够满足生产、运输及施工质量要求的最长存放时间。

1.3 试验配合比设计

本文选用M10、M15 为例，研究不同级配以及石粉含量对机制砂性能的影响，其具体的配比，见表3。其中，编号1～5 为不同级配机制砂对M10 影响试验配比;6～10 为不同级配机制砂对M15 影响试配配比;11～14 为不同石粉含量(0%～15%)对M15 影响试验配比;15～17为不同石粉含量(0%～15%)对M15 影响试验配比。

表3 试验配合比设计 kg/m3

2 试验结果与分析

2.1 不同级配机制砂对湿拌砂浆性能的影响

2.1.1 不同级配机制砂对工作性能的影响

五种不同级配机制砂对湿拌砂浆工作性能的影响如表4 所示。表4 中选用A、B 机制砂制备的湿拌砂浆出现泌水现象，保水性较差;选用C、D 制备的湿拌砂浆工作性能良好，粘度合适，无泌水现象，分层度小;A、B 型机制砂，粗颗粒多，细颗粒少，湿拌砂浆的流动性以及保水性变差;同时，其石粉含量低，固体颗粒的比表面积小，容易出现泌水现象。C、D 型机制砂，级配较A、B 型好，其流动性与保水性均较好，含有适量的细颗粒，能够填充在粗颗粒之间，降低内部摩擦力，提高其流动性能。E 型机制砂细颗粒更多，其需水量更大，其流动性与保水性都较差，而且由于其粉料的增多，容易使湿拌砂浆粘度增大，造成施工不便，同时后期易粉化，收缩大。因此，机制砂级配及细度模数对湿拌砂浆工作性能影响较大。在制备湿拌砂浆的过程中，应严格控制机制砂的级配，以满足湿拌砂浆工作性能的要求。

表4 不同级配机制砂对湿拌砂浆工作性能的影响

2.1.2 不同级配机制砂对开放时间的影响

开放时间是指预拌砂浆加水拌合后，在初凝以前所具有足够的工作性、尚能进行正常施工操作的时间。不同级配机制砂对湿拌砂浆开放时间的影响如表5。

表5 不同级配机制砂对湿拌砂浆开放时间的影响

选用A 型机制砂制备的湿拌砂浆开放时间最小，选用C 机制砂的开放时间最长。其主要原因:A 型砂粗颗粒较多，保水性差，在放置过程中失水快，表面硬化快，外加剂没有发挥出缓凝效应;E 型砂细颗粒较多，需水量增大，石粉对于外加剂的吸附加强，使得外加剂实际效应降低，不能提高开放时间;C 型砂级配合适，外加剂作用效果最优。

2.1.3 不同级配机制砂对抗压强度与干燥收缩影响

不同级配机制砂对抗压强度影响如图1 所示，随着细度模数的增大，湿拌砂浆的抗压强度先增大后降低，其中C 型砂制备的湿拌砂浆强度最优，B、D、A 型砂次之，E 型砂最差。

图1 不同级配砂对湿拌砂浆抗压强度影响

图2 不同级配砂对湿拌砂浆干燥收缩影响

C 型砂级配相对较好，粗颗粒之间被有效填充，形成密实嵌挤，促使其水化后强度最好;A 型砂粗颗粒较多，细颗粒较少，骨架之间的孔隙没有被有效地填充，而且浆体保水性差，水分散失过快，影响后期强度发展;E 型砂细颗粒较多，在预拌砂浆中没能形成骨架结构，使得总比表面积增大，从而颗粒之间粘结强度降低，部分颗粒呈游离松散状态，其强度降低。

不同级配机制砂对湿拌砂浆干燥收缩的影响如图2，随着细度模数的增大，湿拌砂浆收缩率先减小后增大，其中A 型砂收缩值最大，C型最小。其原因在于，机制砂级配不同，粗细颗粒的含量不一样，导致形成的湿拌砂浆内部密实度不同，C 型级配合理，形成良好的孔结构;然而，A 型砂细颗粒含量少，内部孔隙率大，收缩值大。

2.2 不同石粉含量机制砂对湿拌砂浆性能影响

2.2.1 不同石粉含量机制砂对工作性能影响

不同石粉含量机制砂对湿拌砂浆工作性能的影响如表6 所示。其中，对于M10 砂浆，石粉含量在10%时，工作性能与保水性最好;对于M15 砂浆，石粉含量在15%时，其工作性能与保水性最优。随着石粉掺量的提高，湿拌砂浆的工作性能得到改善，当石粉掺量超过一定量，反而会降低湿拌砂浆的工作性能。这主要是由于过量的石粉不能被足够的水泥粘结，从而影响其保水与工作性。

表6 不同石粉含量机制砂对湿拌砂浆性能影响

2.2.2 不同石粉含量机制砂对开放时间影响

不同石粉含量机制砂对开放时间影响如表7 所示。对于M10 和M15 砂浆，当石粉掺量为10%时，凝结时间最长;当不含石粉时，凝结时间最短。其主要原因:当机制砂中不含有石粉，其保水性差，水分散失快，影响缓凝效果;当石粉含量过高，石粉对外加剂的吸附明显，从而降低对水泥的缓凝效应。

表7 不同石粉含量机制砂对开放时间的影响

2.2.3 不同石粉含量机制砂对抗压强度与收缩性能的影响

不同石粉含量机制砂对抗压强度的影响如图3 所示，对于M10 砂浆，当石粉含量在10%，其抗压强度最高;对于M15 砂浆，随着石粉含量的提高，抗压强度逐渐增大。石粉在适宜掺量内，可以提高试件的抗压强度，主要是由石粉的微集料效应、微晶核效应和特定的化学效应所决定。然而，随着石粉含量的增加，强度也会随之降低，这主要是在水泥浆用量一定的情况下，不足以包裹集料，其粘附性减小，粘聚力降低，最终在硬化后期抗压强度下降。

不同石粉含量机制砂对干燥收缩的影响，如图4 所示，对于M10砂浆，当石粉掺量为10%，56d 收缩率最小，仅为6.85 ×10-4;对于M15 砂浆，当石粉掺量为10%，56d 收缩率最小，为8.32 ×10-4。主要原因，石粉含量较少时，水泥颗粒间的毛细孔隙不能被充分填充，以及粗颗粒之间的孔隙没有足够的浆体填充，拌合物的整体孔隙率较大，砂浆收缩较大;当石粉含量增大到达一定程度，即石粉颗粒可以更多填充孔隙，收缩率最小;随着砂浆强度等级的提高，水泥用量的增多，干燥收缩率增大。

图3 石粉掺量对砂浆抗压强度影响

图4 石粉掺量对砂浆收缩率影响

从结果可以看出，石粉掺量的变化对工作性能、开放时间、抗压强度、收缩性能都不一致，这与其强度等级、胶材体系、用水量等都有关系。在生产应用时，一定要将石粉含量控制严格，选取较低限制，才能有效的防止质量问题。

3 结论

(1)选用级配良好的机制砂配制的湿拌砂浆，工作性能、力学性能、收缩性能都较好，很好的满足施工质量要求，研究表明:细度模数应控制在1.8～2.3。当机制砂细度模数大于2.6，粗颗粒含量较多，湿拌砂浆的保水性和流动性都较差且抗压强度和开放时间有所下降;当机制砂细度模数低于1.6，细颗粒含量较多，特别是石粉颗粒较多时，湿拌砂浆的工作性能降低，力学性能降低。

(2)适量的提高机制砂中石粉含量，能够改善湿拌砂浆的工作性能，提高抗压强度，降低收缩;随着砂浆强度等级的不同，石粉含量的最宜掺量也不同。研究表明:制备湿拌砂浆宜将石粉含量控制在10%。

4 结语

综上所述，选择品质良好的机制砂用于湿拌砂浆施工技术中，能有效改善湿拌砂浆的各项指标性能。因此，为提高湿拌砂浆的施工质量，应选取级配良好的机制砂，控制好机制砂的石粉含量，以保障和改善湿拌砂浆的各项性能符合标准要求，真正意义上达到机制砂在湿拌砂浆施工中的显著作用。

［1］李从波，陈均侨，周常林，乐晓鹏，谢浩.浅谈湿拌砂浆的发展之路［J］.广东建材，2013(08).

［2］施健，韦帮雄，罗小青，李绍新，黄崇奕.机制砂在预拌砂浆中的应用研究［J］.企业科技与发展，2014(10).