机制砂对砂浆性能的影响

机制砂对砂浆性能的影响

张冷庆

摘要：研究了机制砂对砂浆流动度、强度、收缩率的影响。结果表明，掺入机制砂后，新拌砂浆的流动度降低，且随着机制砂掺量的增大而逐渐减小；在低机制砂掺量（0~70%） 时，硬化砂浆各龄期的抗折强度、抗压强度基本保持不变，当其掺量大于70%时，砂浆的强度急剧降低；硬化砂浆的收缩率随机制砂掺量的增加而增大，而且随着龄期的延长逐渐增大，当机制砂掺量为70%时收缩率达到最大值。

关键词：机制砂；砂浆流动度；强度；收缩率

引言

随着基础设施建设的快速发展和环境保护的加强，河砂资源越来越匮乏，机制砂在混凝土中的应用越来越多。由于机制砂在粒形、级配、石粉含量等方面与河砂存在显著差异，机制砂混凝土与河砂混凝土存在很多不同，其中工作性能的差异最为明显。机制砂中存在石粉是机制砂和天然砂的最大区别，机制砂中的石粉和天然砂中的泥粉不同。目前，对于机制砂混凝土的研究还处于发展阶段，在工程的实际应用中还需要积累大量的经验。笔者通过试验研究了机制砂掺量对砂浆性能的影响，为机制砂砂浆的研究、生产提供依据，对工程实践具有指导意义。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料及设备

（1）水泥：冀东水泥厂生产的盾石P·O42.5 级普通硅酸盐水泥；

（2）砂：机制砂，鞍东混凝土搅拌站，细度模数为3.1，石粉含量7.2%，表观密度为2690kg/m3；河砂，细度模数为2.78，表观密度为2650kg/m3，孔隙率为41.6%，泥含量为0.5%；

（3）减水剂：HPA-y 聚羧酸系高浓高效减水剂，固含量为0%，减水率30%，含气量2.5%；

（4）水泥胶砂搅拌机：JJ-05 型，无锡建仪仪器机械有限公司；

（5）压力试验机：YAW-300 型，无锡市建筑材料仪器机械厂；

（6）多用比长仪：JC476，无锡市中科建材仪器有限公司；

（7）水泥胶砂流动度测定仪：LD-05 型；

（8）胶砂试体成型振实台：ZT-96 型；

（9）电子称：FA2104C 型，昆山恒仪电子科技有限公司。

1.2 试验方法

（1）砂浆流动度：依照GB/T 2419-1994水泥胶砂流动度测定方法；

（2）砂浆强度：依据GB/T 17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）；

（3）砂浆收缩率：参照DL/T 5150-2001水工混凝土试验规程进行测试。

2 结果与讨论

2.1 机制砂对砂浆流动度的影响

本项试验中水灰比为1∶2，减水剂掺量0.9g，灰砂比为1∶3，通过改变机制砂的掺量来研究机制砂掺量对砂浆流动度的影响。砂浆流动度随机制砂掺量的变化曲线如图1所示。

图1砂浆流动度随机制砂掺量的变化
 

由图1可知，随着机制砂掺量的增大，砂浆的初始流动度和60min后流动度逐渐降低，流动度经时损失逐渐减小。由于机制砂棱角分明，在新拌砂浆中易机械咬合，产生较大的内摩擦力，因此造成流动度降低。另一方面，机制砂粗糙的表面需要更多的水泥浆包裹，做为润滑的自由流动的水泥浆就减少了。所以含有机制砂的砂浆比天然砂砂浆流动度差。天然砂和机制砂最本质的区别在于机制砂中含有粒径75μm以下的石粉，石粉具有较高的比表面积，对水有较强的吸附能力。随着砂浆中机制砂掺量的增大，石粉含量也随之增大，吸附水愈多，砂浆流动性愈差。因此，随着混合砂中机制砂的含量越来越多，砂浆流动度越来越低。

2.2 机制砂对砂浆强度的影响

本试验水泥，减水剂和砂子掺量不变，水灰比不变。

图2砂浆抗折强度、抗压强度随机制砂掺量的变化
 

由图2可以看出，机制砂掺量为0~70%时，硬化砂浆的强度随着机制砂掺量的增加基本保持不变，当机制砂掺量为70%时强度急剧降低。这是因为，机制砂的掺入造成砂的总级配不合理，集料与浆料间的填充不充分，使结构处于不完善状态，对砂浆的强度不利；但机制砂的比表面积较天然砂小，能够减少过渡区的比例，对结构有利。机制砂中的石粉也能改善过渡区的状态。在机制砂掺量低（小于70%）时，这两种因素可以相互抵消，因此对砂浆的强度无明显影响，但当机制砂掺量大于70%时，砂浆的工作性能急剧变差，引起结构缺陷增多。

2.3 机制砂对砂浆收缩性能的影响

图3砂浆收缩率随机制砂掺量的变化
 

由图3可知，掺加机制砂后，砂浆的各龄期收缩率先增大后减小，当其掺量为70%时收缩率最大。砂浆收缩的主要影响因素是石粉含量，当机制砂掺量较低（70%）时，引入的石粉可与水泥水化产生的氢氧化钙反应，加速水泥水化，从而引起收缩增大；当机制砂掺量大于70%时，引入的石粉不能完全参与反应，主要起填充作用使砂浆结构更密实，因此收缩减小。

3 结语

（1） 掺加机制砂后，砂浆的流动性变差，而且随着机制砂掺量的增加，砂浆的流动度逐渐降低；

（2） 在低机制砂掺量（0~70%）时，砂浆的强度基本不变；当机制砂掺量大于70%，砂浆的强度逐渐降低；

（​3） 随着机制砂掺量的增大，砂浆的收缩率先增大后减小，当其掺量为70%时达到最大值。