砂的细度模数对砂浆性能的影响

戴丽聪

（常州市众华建材科技有限公司，江苏 常州 213131）

砂的细度模数对砂浆性能的影响

戴丽聪

（常州市众华建材科技有限公司，江苏 常州 213131）

在混凝土中，要求粗骨料能形成一种连续级配，各种粒径的粗骨料能以一定的比例搭配，形成一个密实填充系统，这样制成的混凝土和易性好， 不易发生分层和离析的现象,本文通过试验探索不同颗粒级配对干粉砂浆工作性能、力学性能和耐久性能的变化情况，综合比较和经济成本分析，当在确定的配合比下使用颗粒级配合理的中砂可使得干粉砂浆的性能良好、成本最低，优于细砂与粗砂。

干粉砂浆；颗粒级配；砂浆性能

0　前言

干粉砂浆是指经干燥筛分处理的细集料与无机胶结料、保水增稠材料、矿物掺合料和添加剂按一定比例进行物理混合而成的一种颗粒状或粉状，以袋装或散装的形式运至工地，加水拌和后即可直接使用的物料。

在混凝土中，要求粗骨料能行成一种连续级配，各种粒径的粗骨料能以一定的比例搭配，形成一个密实填充系统，这样制成的混凝土和易性好，不易发生分层和离析的现象。同样对于干粉砂浆来说，砂也应该有合理的颗粒级配和粗细搭配: 粗颗粒砂不能过多，否则砂浆会产生泌水现象， 砂浆分层，但细颗粒砂也不能过多，虽然细颗粒的砂能提高砂浆保水性，不易分层，但会降低砂浆流动度，增加用水量，影响砂浆性能。

为了解决这个问题，推动干粉砂浆在国内的应用，通过试验，探索保持水泥砂浆流动度不变和水灰比不变时，如何保持砂浆流动性能和力学性能的处于最佳状态，故提出研究砂的颗粒级配对砂浆性能的影响这一课题。

1　研究内容

1.1基准配合比

本试验选定灰砂比为 1 : 3（砂采用标准砂），稠度控制在 100 正负 10 之间，强度等级为 M7.5。

1.2稠化粉掺量的确定

在干粉砂浆中选用稠化粉来改善砂浆的和易性，其掺量决定了砂浆的质量与成本。通过保水性能和力学性能试验研究对干粉砂浆性能的影响，确定适宜掺量。

1.3砂的颗粒级配试验

1.3.1水灰比

在配合比确定的情况下，掺入不同颗粒级配的砂，使其稠度在 (100±10)mm 范围的情况下，观察干粉砂浆水灰比情况。

1.3.2工作性能

分别使用不同模数的砂子，相同模数不同级配的砂子，观察干粉砂浆稠度、密度、分层度、凝结时间和保水率的工作性能。根据行业标准，稠度应在 (100±10)mm 范围内，分层度值在 10～25mm；初凝时间≥3h，终凝时间≤8h；保水率≥88%。

1.3.3力学性能

分别使用不同模数的砂子，相同模数不同级配的砂子，观察干粉砂浆立方体抗压强度（3d、28d 龄期强度）的力学性能。

1.3.4收缩性能

分别使用不同模数的砂子，相同模数不同级配的砂子，观察干粉砂浆的收缩性能变化情况，根据行业标准，收缩率≤0.5%。根据行业标准 JGJ 70－90 建筑砂浆基本性能试验方法，考察干粉砂浆各方面技术性能指标是否达标，并根据上述试验确定探索性能良好，成本最低的干粉砂浆。

2　试验原材料

2.1水泥

试验选用的是普通硅酸盐水泥 42.5，性能见表 1。

表1　普通硅酸盐水泥 42.5 的基本性能

2.2砂子

河砂，在烘箱温度为 (100±5)℃ 的烘干箱内烘 6h，烘干后过 0.16mm、0.315mm、0.63mm、1.25mm、2.5mm、5mm的筛。

表2　黄砂的性能

2.3稠化粉

砂浆稠化粉是自配的一种有机与无机复合材料，稠化粉是一种非引气及非石灰型粉状复合材料，它安全、无毒、无放射性和无腐蚀性，稠化粉通过材料对水分子的物理吸附作用，从而达到使砂浆增稠、保水之目的，砂浆各项物理力学性能均满足规范要求，砂浆与砖及砼基体粘结良好，耐久性能良好。

2.4水

自来水

3　试验方法及内容

3.1砂浆的基本性能试验

采用行业标准 JGJ 70－90 《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测定。为了研究砂的颗粒级配对砂浆性能的影响，设计了 6 个不同的模数及 12 个不同的颗粒级配的砂子做试验，本试验选定灰砂比为 1∶3，水灰比在 0.6～0.7 左右，使用标准砂的水泥砂浆作为基准砂浆，试验发现：基准砂浆在满足稠度 (100±10)mm 范围的情况下，砂浆工作性能良好无泌水离析现象，和易性良好，砂浆的 7d、28d 强度均达到设计标准，保水性能较好。具体数据见表 3。

表3　砂浆的配合比试验

3.2砂的细度模数对干粉砂浆性能的影响

3.2.1模数对水灰比的影响

图1　模数与水灰比的关系

由图 1 可知，在控制稠度一定的情况下中砂的工作性能优于细砂和粗砂。由此可知，良好的颗粒级配可以在保证一定的工作性能和强度的情况下，减少需水量。在砂的模数为细砂时水灰比较小在 0.64 以上，当砂的细度模数为中砂的时水灰比在 0.61 到 0.65 之间，在相同的稠度下中砂的工作性能将优于细砂，当砂的模数为粗砂的时候，水灰比进一步升高，导致出现比较严重的泌水现象。

3.2.2模数对保水率的影响

图2　模数与保水率的关系

由图 2 可知在稠度控制在 (100±10)mm 的情况下，随着细度模数的增加，保水率逐渐降低，相通模数的情况下，保水率几乎保持不变，同时从试验得出结果，细砂与中砂的保水率在 94 到 97 这个范围内，而粗砂的保水率就比较低，导致出现明显的泌水现象。

3.2.3模数对强度的影响

由图 3 与图 4 可知，在配料确定、稠度控制在(100±10)mm 的情况下，中砂的 7d、28d 强度大于细砂和粗砂。同时中砂的 28d 后期强度增进比细砂与粗砂都高。设计强度为 7.5MPa，一般在 7d 强度的时候中砂会达到设计强度，而粗砂与细砂不能达到，一般在 5MPa。而 28d 强度中砂的增进比较大，可以达到 8MPa，而细砂与粗砂后期强度增加很有限。化。细砂在模数相同级配不同的情况下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，则会导致水灰比的增高。相反中砂在模数相同级配不同的情况下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，则会导致水灰比的降低。

图3　模数与 7d 强度的关系

图4　模数与 28d 强度的关系

图5　0.63以下砂含量对砂浆性能的影响

图6　不同级配对水灰比的影响

图7　不同级配对保水率的影响

由图 7 可知在相同模数不同级配的情况下，相同模数的保水率几乎一样，无明显变化。随着细度模数的增加，保水率下降，细砂与中砂的保水率保持在 95% 左右，而粗砂的保水率在相同的模数但不同级配的情况下出现一定幅度的波动。

3.3.3不同级配对砂浆强度的影响

由图 8、9 可知，在配料确定、稠度控制在 (100±10)mm的情况下，相同模数不同级配的情况下强度无明显差别。但是中砂不同的级配强度会出现一定的波动，在保持细度模数不变的情况下如果 0.63 以下的砂含量提高，7d 与 28d 强度均会育所提高。

图8　不同级配对 7d 强度的影响

图9　不同级配对 28d 强度的影响

3.4其他性能分析

通过上述试验所得数据，基本确定了基本确定使用灰砂比 1∶3，水灰比 0.6～0.7 左右，通过各个不同颗粒级配，不同模数之间的对比，初步了解了砂的颗粒级配对砂浆性能的影响。

3.4.1工作性能

在配合比确定的情况下，对不同的砂的细度模数及颗粒级配，依次做了稠度试验、密度试验、凝结时间试验和保水率试验，并找到工作性能良好的颗粒级配。

表5　不同颗粒级配砂子的砂浆的试验数据记录

由表 5 可知：（1）分层度：在水灰比确定的情况下，分层度跟保水率有很大的联系，保水率越大分层度就越小。（2）初凝时间：初凝时间一般在 6～7 个小时之间，随着细度模数的增大，初凝时间也在增加。（3）终凝时间：终凝时间一般在 7～8 个小时之间，随着细度模数的增加，终凝时间也会增加。

4　结论

本文主要探讨了砂的细度模数对干粉砂浆的性能影响，其基本能满足 JGJ 70－90《建筑砂浆基本性能试验方法》的规范标准，在试验过程中得到了许多规律性的知识：

（1）在不同模数的情况下，稠度、密度基本保持不变，与基准类似。干粉砂浆随着细度模数的增大要保持稠度在 (100±10)mm 范围内，需水量逐渐减小，也就是说细砂由于比表面积增大，所要包裹的面积增大，所需的水泥浆体也要增多，所以中砂的水灰比在相同的配合比的情况下小于细砂与粗砂；与基准试验相比较，干粉砂浆的凝结时间出现了一些组分的变化，但是不大，细砂与中砂的初凝时间和终凝时间没有发生变化依然维持在初凝为 6h30min 左右，终凝时间维持在 7h45min，但是粗砂的初凝和终凝都滞后了30～60min；细砂和中砂的保水比较好，一般保水率均在 95%以上，但是粗砂的保水性不理想，出现泌水现象，保水率下降到 90% 以下；在强度方面使用不同的颗粒级配的细集料，相比较砂浆 3d 的强度使用中砂的砂浆试件可以达到 6MPa 略高于使用粗砂和细砂的砂浆试件，并且使用粗砂的砂浆强度高于使用细砂的砂浆试件，28d 强度使用中砂的砂浆可以达到8个兆帕高于使用细砂与粗砂的砂浆。说明在力学性能上，使用中砂的砂浆，颗粒级配合理，其试件强度高于颗粒级配不合理的细砂和粗砂；

（2）在相同模数不同级配的情况下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，则会导致水灰比的增高。相反中砂在模数相同级配不同的情况下，如果 0.63 以上砂子含量的提高，则会导致水灰比的降低；随着细度模数的增加，保水率下降，细砂与中砂的保水率保持在 95% 左右，而粗砂的保水率在相同的模数但不同级配的情况下出现一定幅度的波动；中砂不同的级配强度会出现一定的波动，在保持细度模数不变的情况下如果 0.63 以下的砂含量提高，7d 与 28d 强度均会有所提高。

通过试验探索不同颗粒级配对干粉砂浆工作性能、力学性能和耐久性能的变化情况，综合比较和经济成本分析，当在确定的配合比下使用颗粒级配合理的中砂使得干粉砂浆的性能良好、成本最低，优于细砂与粗砂。

［通讯地址］江苏省常州市钟楼区新闸镇新福路 8 号（213131）

戴丽聪（1985－），男，助理工程师