细骨料对SCC等效砂浆工作性能的影响

马昆林，莫文波，徐占军，张威振，于连山，谢清泉，龙广成

(1.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075；2.湖南中大设计院有限公司，湖南 长沙，410075；3.中铁二十一局集团第六工程有限公司，北京，101111)

自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)是一种不需外界振捣仅依靠自身重力就能流动且均匀密实的混凝土[1]。由于SCC具有高流动性的特点，常用于填充形状复杂、钢筋网密集和难以振捣的结构，如目前我国高铁的CRTSⅢ型板式轨道结构中，就是采用SCC 作为充填层结构材料[2-3]。SCC 配合比设计中胶凝材料用量大，矿物掺合料和减水剂掺量大，砂率大，粗骨料体积分数小[4]。实践表明，SCC中砂子用量通常不少于800 kg/m3，但由于砂子来源不稳定，颗粒级配和粒径分布多变，在施工过程中出现的离析、泌水以及坍损等工作性不稳定问题都与砂子的性能密切相关，因此，掌握砂子相关参数变化对SCC 工作性影响及控制SCC 的施工稳定性、确保施工质量具有重要的意义。细度和级配是砂子的重要性能指标，对混凝土性能有重要影响。砂细度模数小，混凝土黏聚性较好，但流动性小，在流动性相同时混凝土拌合物需水量增大[5]。砂细度模数大，混凝土黏聚性较差，浆体对粗骨料的包裹性降低，混凝土离析风险增大[6-7]。ALI[8]制备了不同细度模数河砂的SCC，发现随细度模数增加，高强和普通SCC的流动性能、通过性能和抗离析性能均降低。邢福燕等[9]采用不同细度模数和级配的砂制备了混凝土，发现当细骨料级配集中于某一粒级或两相邻粒级或出现间断级配时，对混凝土的工作性将产生明显影响。ZHANG等[10]采用砂比表面积表征砂级配，研究了砂级配和砂率对SCC 净浆流变阈值的影响，根据WU等[11]的研究，提出了基于砂级配和不同砂率双因素净浆流变阈值预测公式。混凝土中均匀分布的微小气泡具有滚珠轴承效应，不仅可以减小颗粒间摩擦力，提高流动性，而且能增大浆体体积，提高浆体黏度，有利于提高混凝土稳定性[12-14]。砂的级配和细度模数对SCC 含气量也有较大影响。混凝土中含气状态也受混凝土自身工作性能的影响，混凝土黏度大有利于气泡的均匀分散，不容易形成大气泡而破裂，若流动性大，则气泡易聚结且破裂的可能性增大[15-16]。KOSTRZANOWSKA-SIEDLARZ 等[17]建立了描述SCC 扩展度和扩展时间对残留含气量影响的回归模型。李炜等[18]采用人工配制的不同级配河砂制备普通混凝土，发现0.30 mm以下粒径颗粒质量分数对含气量影响较大。

目前，人们主要针对细度模数和砂率等对混凝土流动性的影响进行了研究，实际上，砂子级配、细度以及颗粒质量分数等参数对SCC 稳定性有重要影响。为此，本文作者基于等效砂浆原理[19-20]，研究河砂的细度、级配、0.60 mm以下粒径颗粒质量分数和砂率对SCC 等效砂浆经时扩展度、含气量和表面质量的影响，以期为制备高稳定性SCC提供技术支持。

1 试验

1.1 原材料及配合设计

1.1.1 原材料

1)水泥(cement，简称C)，为中联水泥有限公司出品的P·I 42.5 水泥，符合GB-175 标准，其化学性质和物理性质如表1所示。

表1 水泥的化学性质和物理性质Table1 Chemical and physical properties of cement

2)河砂(sand，简称S)，为湖南省汨罗江河砂，河砂基本物理性能指标见表2。

表2 天然河砂主要性能指标Table 2 Main performance indexes of natural river sand

3)水(water，简称W)，为试验拌合用水(自来水)。

4)外加剂， 为聚羧酸高性能减水剂(polycarboxylate superplasticizer，简称SP)，固含量为33.5%。

1.1.2 配合比设计

1)等效砂浆原理。本文采用等效砂浆法(concrete-equivalent mortar，简称CEM)进行试验。该原理是采用一定量的砂取代混凝土中的粗骨料，取代用砂的表面积与配比中粗骨料表面积相等[19]。设计配合比时，将河砂筛分，取该粒级上下两筛孔孔径平均值作为砂的直径，计算本粒级砂的表面积，将各粒级表面积相加得到砂的总表面积，最后根据总表面积相等的原则，将配比中粗骨料替换为砂。计算单个砂粒表面积时，将颗粒简化为球形。

2)配合比设计。SCC原始配合比是胶凝材料、砂、粗骨料、水质量比，为1∶1.54∶1.54∶0.33，除粗骨料被一定量的细骨料替代外，SCC 等效砂浆配合比与SCC 原始配比相同，等效砂浆中细骨料用量采用原混凝土配比中的砂率表示。

方案1 中，减水剂用量为胶凝材料质量的0.8%；方案2和方案3中，减水剂用量为0.7%。其中，粗骨料被等效量的砂替代，其余组分比例不变。

方案1研究砂子细度模数对SCC工作性能的影响，配制细度模数分别为3.19，2.90，2.62，2.35和2.11 的砂。根据GB/T 14684—2011“建设用砂”，配制的砂级配均处于Ⅱ区砂上、下限之间，砂级配曲线见图1，砂各粒级颗粒筛余百分率见表3。表4所示为SCC 等效砂浆配合比，砂率均为50%。

表4 不同细度模数砂等效砂浆配合比Table 4 Equivalent mortar mix ratio with different fineness modulus sand %

图1 不同细度模数砂累计筛余曲线Fig.1 Grading curves of sand with different fineness modulus

表3 不同细度模数砂分计筛余百分率Table 3 Different fineness modulus sand Percentage retained %

方案2研究砂子级配对SCC等效砂浆工作性能的影响，制备6组不同级配的砂进行试验。图2所示为不同级配砂的级配曲线，其中，EMS2，EMS3，EMS4，EMS5 组用砂0.60 mm 以上粒径颗粒级配完全相同，而在(0,0.60]mm 范围内各粒级颗粒质量分数不同。EMS1 和EMS6 以及另外4 组用砂各粒级颗粒质量分数均不相同。表5所示为EMS1，EMS2，…，EMS6组用砂的分计筛余百分率，表6所示为不同级配砂等效砂浆的配合比，砂率均为50%。

表5 不同级配砂分计筛余百分率Table 5 Residual percentage of sieve for different grades of sand distribution

表6 不同级配砂等效砂浆配合比Table 6 Equivalent mortar mix ratio of different grades of sand %

图2 不同级配砂累计筛余曲线Fig.2 Grading curves of different grading sand

方案3研究砂率对SCC等效砂浆的影响，分别采用细度模数为2.90 和2.35 的砂(EM2 组和EM4组)，用不同的砂率制备等效砂浆，这2 种砂的级配曲线如图1所示，表7所示为不同砂率等效砂浆配合比。

表7 不同砂率等效砂浆配合比Table 7 Equivalent mortar mix ratio of different sand ratios

1.2 试验方法

1.2.1 砂浆扩展度试验

按照GB/T 7671制备砂浆拌合物，砂浆扩展度测试参照JGJ/T 70“建筑砂浆基本性能试验方法标准”进行。

1.2.2 砂浆含气量试验

本试验采用内径为7.35 cm，容积V为350 mL的圆柱形容器，空罐质量为G0。试验时，将砂浆匀速缓缓倾倒入容器中，砂浆在容器中逐渐上升，最后利用刮刀将多余砂浆刮平，称质量，记录砂浆质量G，砂浆实测密度计算式为

将砂浆实测密度ρ与根据各组分表观密度和配比计算的砂浆理论表观密度ρ0相比，可得到砂浆中含气量q。含气量计算式为

1.2.3 砂浆表面质量试验

试验前，将宽为120 mm的亚克力板作为上盖板，固定于长×宽×高为40 mm×40 mm×160 mm 的三联模上方，预留注浆口长×宽为40 mm×30 mm，出浆(排气)口长×宽为40 mm×10 mm。试验时，将砂浆从注浆口缓缓匀速注入，如图3所示。室内养护1 d 后，揭开盖板，用高清数码相机拍照，采用Image-pro plus 软件对揭板表面的气泡形态和数量进行统计，分析等效砂浆的表面质量。

图3 等效砂浆上表面质量试验Fig.3 Upper surface quality test of equivalent mortar

2 试验结果与讨论

2.1 细度模数的影响

图4所示为不同细度砂子SCC 等效砂浆静置5 min 和90 min 的扩展度。由图4 可知：当砂率相同时，随细度模数降低，砂浆黏度增加，扩展度减小。对比图4(a)和图4(e)可知：EM1组砂浆静置5 min和90 min时，扩展度分别为300 mm和295 mm，均发生离析泌水现象；EM5组5 min和90 min时的扩展度分别为270 mm 和245 mm，砂浆黏聚性好，流动性降低。这表明采用细砂配制砂浆黏聚性较好，但流动性降低且扩展度经时下降值增大。

图4 不同细度砂等效砂浆扩展度Fig.4 Slump flow of equivalent mortar with different fineness sand

图5所示为不同细度砂制备等效砂浆的扩展度随时间的变化。由图5可知：随着砂子细度模数减小，砂浆5 min扩展度降低；随静置时间增加，各组砂浆扩展度均降低，且静置90 min 时，扩展度下降值随砂子细度模数减小而增加，EM1，EM2，…，EM5 组砂浆静置90 min 时，扩展度依次下降了5，5，5，15和25 mm，这是因为砂细度模数减小，细颗粒增多，含泥量增加。图6所示为等效砂浆扩展度随细度变化的拟合曲线。由图6可知：随细度模数增加，砂浆的扩展度呈指数趋势增加，且拟合优度R2均在0.96以上，相关性良好。

图5 砂浆扩展度随时间的变化Fig.5 Change of slump flow of mortar with time

图6 砂浆扩展度与细度模数的关系Fig.6 Relationship between mortar slump flow and fineness

对等效砂浆的容重进行归一化处理，再利用式(2)计算等效砂浆含气量。图7所示为不同细度模数砂浆含气量及随时间的变化。由图7可知：随静置时间增加，各组砂浆含气量均降低，且EM1 和EM2 组含气量均显著比EM3，EM4 和EM5 组的低。这是因为EM1 和EM2 组砂子细度模数较大，且在静置过程中出现了离析泌水，气泡难以在砂浆中稳定保持。而当砂细度模数较小时，砂浆状态较黏稠，体系中气泡容易保持相对稳定。静置90 min 时，EM1 和EM2 组砂浆含气量分别下降了1.6%和2.2%，而EM3，EM4和EM5组砂浆相对含气量随时间的延长分别下降了1.0%，1.3%和1.0%，表明当细度模数较大时，等效砂浆含气状态较不稳定，对SCC稳定性有较大影响。

图7 砂浆含气量随时间的变化Fig.7 Change of sircontent of mortar with time

2.2 细颗粒质量分数的影响

2.2.1 细骨料级配变化

图8所示为砂的颗粒级配对等效砂浆扩展度的影响。各组用砂级配曲线和分计筛余百分率分别见图2和表6。由图8可知：EMS1和EMS2组在粒径为(0,0.60]mm 时颗粒级配相近，粒径在 0.60 mm 以上时颗粒级配相差较大，但EMS1和EMS2静置5 min的扩展度分别为290 mm和295 mm；静置90 min时，扩展度均降低了25 mm，流动性差异不显著。EMS2和EMS4组在粒径为(0,0.60]mm时级配不同，而粒径在0.60 mm 以上时颗粒级配相同，EMS2和EMS4组的5 min扩展度分别为295 mm和280 mm，静置90 min时，扩展度分别降低了25 mm和35 mm，差异较显著。对比EMS2，EMS4 和EMS6 组，粒径为(0,0.60]mm 时颗粒总质量分数不变，但粒径为(0,0.30]mm的颗粒质量分数增加，在此条件下，砂浆静置 5 min时扩展度降低；静置90 min时，扩展度经时下降值增加。

图8 砂的颗粒级配对等效砂浆扩展度的影响Fig.8 Effect of grain size distribution on equivalent mortar slump flow

图9所示为砂的颗粒对等效砂浆含气量的影响。由图9 可知：EMS1 和EMS2 组静置5 min 时，含气量分别为18.6%和19.3%，静置90 min时，含气量分别降低了0.74%和0.34%，含气量及其经时下降值较低。EMS4 组和EMS6 组静置5 min 时，含气量分别为21.0%和21.6%，静置90 min时，含气量分别降低了2.3%和1.6%，含气量及其经时下降值显著增加。EMS1，EMS2，EMS4 和EMS6 组在粒径为(0,0.60]mm 的颗粒总质量分数不变，粒径为(0,0.30]mm 的颗粒质量分数依次增加，静置5 min时，含气量依次增加。

图9 砂的颗粒级配对等效砂浆含气量的影响Fig.9 Effect of grain size distribution on air content of equivalent mortar

图8和图9表明：河砂中在粒径为(0,0.60]mm时，细粒部分级配对砂浆流动性和含气量有重要影响，粒径为0.60 mm以上的颗粒级配对砂浆性能和含气量的影响较小。

2.2.2 0.6 mm粒径以下细粒级配变化

图10所示为是砂级配中细颗粒对等效砂浆扩展度的影响，EMS1，EMS2，…，EMS6 组的(0,0.60]mm粒径颗粒质量分数不变。

图10 砂级配中细颗粒对等效砂浆扩展度的影响Fig.10 Effect of fine particles in sand grading on equivalent mortar slump flow

由图10可知：随河砂(0,0.30]mm粒径颗粒质量分数增加，砂浆静置5 min时扩展度降低，静置90 min 时扩展度经时下降值增加；相比EMS2 组，EMS3 组中(0.15,0.30]mm 的颗粒质量分数增加了10%，静置5 min 和90 min 时扩展度都降低；EMS3和EMS4组砂粒径在0.3 mm以下时颗粒质量分数相同，均为19%，且EMS3 中不含粒径在0.15 mm 以下颗粒，但EMS4 组中含有5%粒径小于0.15 mm 的细颗粒；EMS3 组和EMS4 组静置5 min 时，扩展度分别为285 mm 和280 mm，但静置90 min 时，扩展度分别为255 mm 和245 mm，扩展度分别降低10.5% 和12.5%；相比EMS1，EMS2 和EMS3 这3 组，EMS4，EMS5 和EMS6 组颗粒级配中增加了粒径在0.15 mm以下颗粒，静置5 min 时，扩展度均较显著降低，静置90 min 时，扩展度经时下降值显著增加；EMS5 和EMS6 组砂浆静置5 min时，扩展度分别为270 mm和250 mm，而静置90 min 时，扩展度分别为215 mm 和185 mm，扩展度分别降低20.4%和26.0%。这说明砂子中0.30 mm 以下粒径颗粒质量分数以及0.15 mm以下和(0.15,0.30]mm颗粒之间的质量分数比例对等效砂浆的流动性有重要影响，且相比粒径为(0.15,0.30]mm 颗粒，0.15 mm 以下粒径颗粒的影响作用更大。

相比EMS1 组，EMS2 组(0.15,0.30]mm 颗粒质量分数增加1%，但扩展度增大。这是因为EMS1 组砂浆中，(0.30,1.18]mm 颗粒质量占总量的77%，级配颗粒较为集中导致颗粒间摩擦力增加，且不含0.15 mm粒径以下细粉，最终导致浆体流动性略下降。这表明调整0.30 mm以上粒径级配对砂浆性能的提高不显著。

图11所示为砂级配中细颗粒对等效砂浆含气量的影响。由图11可知：随(0,0.30]mm粒径颗粒质量分数增加，砂浆含气量增加，静置90 min时，含气量经时下降值整体呈现出先增大后减小的趋势；相比EMS1，EMS2 和EMS3 这3 组，EMS4，EMS5 和EMS6 这3 组砂级配中增加了0.15 mm 粒径以下细颗粒，静置5 min时，含气量增加，静置90 min 后，含气量损失也显著增加。EMS3 和EMS4 组(0,0.30]mm 粒径颗粒总质量分数均为19%，且EMS3 中不含0.15 mm 以下颗粒，但EMS4 组中含有5%粒径在0.15 mm 以下细颗粒。试验表明，EMS3和EMS4组静置5 min时，含气量分别为20.1%和21.0%，静置90 min时，含气量分别降低了1.0%和2.3%。EMS4静置5 min和90 min时相对含气量及损失均显著比EMS3组的高，这是因为随细颗粒质量分数增加，等效砂浆黏度增加，初始含气量增加，但砂浆黏度仍较低，仅能减缓气泡逸出，导致静置90 min 后含气量损失显著增加。而随着(0,0.30]mm 颗粒质量分数继续增加，相比EMS3 和EMS4 组，EMS5 和EMS6 含气量增加，但增加速率减缓，且含气量经时下降值逐渐降低，EMS5 和EMS6 的含气量分别为21.3%和21.7%。静置90 min 时，含气量分别下降了1.9%和1.6%，这是因为砂浆黏度进一步提高，气泡不易上浮、聚结和破裂。

图11 砂级配中细颗粒对等效砂浆含气量的影响Fig.11 Effect of fine particles in sand grading on air content of equivalent mortar

由图11 还可知：EMS1，EMS2 和EMS3 组静置30 min 时的含气量下降值与静置90 min 的含气下降值比值分别为0.84，0.21 和0.75，相比EMS1组，EMS2 和EMS3 组含气量经时下降速度降低。相比EMS3 组，EMS4 和EMS5 组增加了(0,0.15]mm 粒径以下细颗粒，等效砂浆黏度增加，静置30 min 时的含气量下降值与静置90 min 的含气量下降值比值分别为0.55和0.64，含气量经时下降值减缓效果更加显著。试验表明，增加细颗粒质量分数有利于增加初始含气量，减缓等效砂浆经时下降值。

2.2.3 减水剂的影响

图12所示为EMS1，EMS2，…，EMS6 组和EM1，EM2，…，EM5 组砂子(0,0.30]mm 粒径颗粒表面积与扩展度和扩展度经时下降值的关系，EMS 和EM 组减水剂用量分别为胶凝材料用量的0.7% 和0.8%。由图12(a)可知：随着粒径为(0,0.30]mm的细颗粒表面积逐渐增加，EMS组和EM 组的扩展度均降低，EMS1 与EMS6 的扩展度差值为45 mm，EM1与EM5组扩展度差值为30 mm，EMS组的扩展度差值显著比EM组的高，曲线的拟合优度R2均在0.90 以上，相关性较好。由图12(b)可知：随着粒径为(0,0.30]mm 细颗粒表面积逐渐增加，EMS 和EM 组的扩展度经时下降值均增加，且拟合曲线斜率也增大，EMS6与EMS1组扩展度经时下降值差值为40 mm，EM5组与EM1组扩展度经时下降值的差值为20 mm，EMS 组的扩展度差值仍显著比ES 组的高。曲线的拟合优度R2均在0.90以上，相关性较好。这表明适当增加减水剂用量可在一定程度上降低细骨料级配对SCC 等效砂浆扩展度及其经时下降值的影响。

图12 (0,0.30]mm细颗粒表面积与砂浆流动性能的关系Fig.12 Relationship between sand fine particles(0,0.30]mm surface area and fluidity

图13所示为EMS1，EMS2，…，EMS6 组和EM1，EM2，…，EM5 组砂子(0,0.30]mm 细颗粒表面积与相对含气量和含气量经时下降值拟合曲线。从图13(a)可知：随着粒径为(0,0.30]mm细颗粒表面积增加，EM和EMS组等效砂浆含气量均增加，且拟合曲线逐渐趋于平缓，EM1 与EM5 组含气量差值为4.8%，EMS1与EMS6的含气量差值为3.0%，EM 组的含气量差值比EMS 组的略高。曲线的拟合优度R2均较高，相关性较好。由图13(b)可知：随着粒径为(0,0.30]mm 细颗粒表面积逐渐增加，EMS和EM组含气量经时下降值均先增加至阈值后降低，且损失阈值较相近，曲线的拟合优度R2均较高，相关性较好。这表明减水剂用量增加会使得等效砂浆在细颗粒质量分数较低时提前达到含气经时下降阈值。

图13 (0,0.30]mm细颗粒表面积与含气量的关系Fig.13 Relationship between fine particles(0,0.30]mm surface area and air content

2.3 砂率的影响

2.3.1 细度模数大时的等效砂浆扩展度

当砂细度模数为2.90 时，不同砂率等效砂浆的经时扩展度见图14(a)。由图14(a)可知：随砂率增加，各组砂浆静置5 min 时，扩展度逐渐降低，静置90 min 时扩展度下降值增加，砂率为48%，50%，52%和54%的等效砂浆静置90 min时的扩展度分别下降了5，5，30 和25 mm，表明采用细度模数大的砂时，通过提高砂率可在一定程度上调控等效砂浆的工作性能。砂率增加，砂浆中细骨料颗粒增加，胶凝材料用量不变，包裹骨料颗粒的净浆减少，颗粒间摩擦阻力增加，且砂级配中细颗粒质量分数增加，浆体黏性增加，这2种因素共同作用导致砂浆流动性减小。静置不同时间时等效砂浆扩展度与砂率的关系见图14(b)。从图14(b)可知：随砂率增加，等效砂浆的扩展度降低，且砂率越高，扩展度降低程度越大。曲线的拟合优度R2均较高，具有较强的相关性。

图14 砂率对等效砂浆扩展度的影响Fig.14 Effect of sand ratio on equivalent mortar slump flow

当砂细度模数为2.90 时，不同砂率等效砂浆含气量经时变化见图15。由图15 可知：当砂率为48%时，砂浆的含气量明显比砂率为50%和52%的等效砂浆低，而砂率为50%和52%的等效砂浆含气量随时间的变化相近。这主要是由于提高砂率后，砂浆的黏聚性增大，含气量有所增大。随静置时间增加，各组砂浆含气量均显著降低。

图15 时间对不同砂率等效砂浆含气量的影响Fig.15 Effect of time on air content of equivalent mortar with different sand ratios

2.3.2 细度模数较小时的等效砂浆扩展度

当砂子细度模数为2.35 时，不同砂率等效砂浆经时扩展度见图16(a)。从图16(a)可知：随着砂率增加，各组砂浆静置5 min 时扩展度显著降低，且随静置时间增加，各组砂浆的扩展度均下降；静置90 min 时，扩展度依次下降了5，25，40 和20 mm。静置不同时间时等效砂浆扩展度随砂率变化见图16(b)。从图16(b)可知：随砂率增加，流动扩展度降低，且砂率越大，扩展度降低程度越大；曲线的拟合优度R2大于0.99，相关性较好。

图16 不同砂率的等效砂浆扩展度Fig.16 Equivalent mortar slump flow with different sand ratios

图17所示为砂子细度模数为2.35 时，不同砂率等效砂浆含气量经时变化。由图17 可知：随砂率提高，含气量增加，砂率为48%和50%组含气量较接近，均显著比砂率为46%组的高。对比图15 和17 可知：在相同砂率条件下，砂细度模数为2.35的等效砂浆含气量均显著高于细度模数为2.90组砂浆的含气量，这也说明砂级配中细粒质量分数增加将导致砂浆体系内含气量增加。

图17 不同砂率等效砂浆的含气量Fig.17 Relative air content of equivalent mortar with different sand ratios

细度模数为2.90、砂率为48%与细度模数为2.35、砂率为46%时，砂浆扩展度和扩展度经时下降值均较接近，但较小细度的砂浆更黏稠，而细度模数为2.90 的砂浆的较粗颗粒与浆体有较明显分离，这表明通过适当提高(降低)砂率可在一定程度内克服砂子细度模数偏大造成的不良性能的影响，但增加砂率并不能较好地解决稳定性问题。

2.4 表面质量

图18所示为采用不同细颗粒质量分数河砂制备的等效砂浆表面质量。由图18 可知：EMS1，EMS2 和EMS3 组细骨料级配中不含0.15 mm 粒径以下的颗粒，浆体黏聚性差，灌注时，流动较快达到出气孔侧壁再上升，空气难以排除，且浆体中残余气泡不稳定，上浮聚集于浆体表面，形成气泡直径较大，数量多且形状不规则；相比EMS1，EMS2 和EMS3 这3 组，EMS4，EMS5 和EMS6 组0～0.15 mm 粒级颗质量分数依次为5.0%，5.0%和10.0%，等效砂浆硬化后表面质量较好，残余气泡可在浆体中稳定分布，表面气泡数量显著减少且均匀分散，为较规则的圆形。

图18 砂细颗粒质量分数对等效砂浆上表面质量的影响Fig.18 Effect of sand fine particle mass fraction on the upper surface quality of equivalent mortar

图19所示为粒径为(0,30]mm的砂细颗粒质量分数对砂浆试件表面质量的影响。由图19(a)可知：随砂细粒质量分数增加，等效砂浆上表面气泡最大直径呈下降趋势，其中，EMS1，EMS2和EMS3组上表面气孔最大粒径均在4 mm以上。从图19(b)可知：随(0.15,0.30]mm 颗粒质量分数增加，EMS1，EMS2和EMS3组上表面气泡平均直径依次增加，并且相比EMS4组，EMS5组(0.15,0.30]mm颗粒质量分数增加10%，上表面气泡平均直径略降低；而对于EMS3，EMS4，EMS5 和EMS6 组，0.15 mm以下粒径颗粒质量分数逐渐增加，依次为0，5%，5%和10%，上表面气泡平均直径呈现下降趋势。结果表明，当砂级配中包括(0,0.15]mm粒径的颗粒时，可显著减小气泡直径，仅增加(0.15,0.30]mm 颗粒质量分数，不能降低气泡直径。

图19 粒径为(0,0.30]mm的砂细颗粒质量分数对上表面气泡直径的影响Fig.19 Effect of(0,0.30]mm sand fine particles mass fraction on upper surface bubble diameter

3 结论

1)河砂细度模数减小，SCC 等效砂浆黏聚性增大，扩展度降低，扩展度经时下降值增加。含气量随砂子细度模数减小而增加，且含气量经时下降值降低。当砂子细度模数小于2.60 时，等效砂浆静置5 min和90 min的含气量随细度模数变化均不显著。

2)砂子中(0,0.15]mm 和(0.15,0.30]mm 粒径的颗粒质量分数对SCC 等效砂浆的流动性影响起主要作用，且0.15 mm 以下粒径颗粒影响更显著。随着(0,0.15]mm 粒径颗粒质量分数增加，等效砂浆扩展度、上表面气泡的最大直径和平均直径均减小，扩展度经时下降值和含气量增加。

3)随着细骨料砂率增加，等效砂浆扩展度降低，扩展度经时下降值增加，含气量增加。当砂子细度模数偏大、细粒质量分数较小时，可适当提高砂率，增强SCC等效砂浆黏性，提高稳定性；当砂子细度模数偏小、细粒质量分数较大时，可适当降低砂率，降低SCC 等效砂浆黏度，也有利于提高砂浆稳定性，但仅改变砂率不能有效解决砂浆稳定性问题。