石屑砂在砂浆中的应用研究

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(山西天宇通建筑工程检测有限公司，山西 太原 030001)

引言

随着我国基本建设的快速发展以及农田、河道环境保护措施的逐步加强，天然砂资源日趋减少。用石屑砂代替天然砂，不仅解决了天然砂的短缺问题，还解决了采石厂下脚料常年堆积造成的占用土地和资源浪费问题。开发应用石屑砂对于充分利用地方资源，大幅度降低工程造价，有着重要的现实意义。

当前，混凝土已步入商品化现代化大生产，有着先进的计量配套设备，其质量在一定程度上得到了保证。但砌筑砂浆目前还是以施工现场搅拌为主，在太原地区大多采用汾砂砌筑。汾砂属细砂，含泥量偏大，一般在8%～10%，相应地水泥用量就要增大。而掺入一定量的石屑砂恰好可以弥补汾砂在含泥量方面的缺陷，并改善砂浆的工作性能。

砂的含泥量会影响砂与水泥的粘结，含泥量会使混凝土和砂浆达到一定流动性的需水量增加，强度降低，耐久性变差，同时硬化后的干缩性较大。石屑砂中适量的石粉对于砂浆是有一定益处的。石屑砂颗粒坚硬、多棱角，拌制的砂浆在相同条件下比天然砂的和易性差，但石屑砂中适量的石粉可以弥补石屑砂形状和表面特征造成的不足，起到完善砂级配的作用。本文对天然砂与石屑砂在砂浆中的应用效果进行了对比试验。

1 原材料

试验所用水泥为太原狮头水泥股份有限公司生产的P·S 32.5水泥；砂为太原汾砂；石屑砂产自太原市阳曲县。汾砂的颗粒分布见表1，其物理性能见表2。石屑砂的颗粒分布见表3，其物理性能见表4。

表1 汾砂的颗粒分布

表2 汾砂的物理性能

表3 石屑砂的颗粒分布

表4 石屑砂的物理性能

2 石屑砂中石粉含量对砂浆性能的影响

石粉含量与天然砂中的含泥量均指粒径<75 μm的颗粒含量。在石屑砂中75 μm以下的粉末比较多，但石粉的成分、粒径分布及其在砂中所起的作用不同，不能简单地将其当作含泥量来对待。针对目前工地上使用较多的M5、M7.5和M10砂浆，开展了以下研究。

2.1 不同石粉含量的石屑砂的砂浆性能试验

不同石粉含量的石屑砂的砂浆性能试验结果见表5至表7。

表5 不含石粉石屑砂的砂浆性能试验

表6 含石粉10%的石屑砂的砂浆性能试验

表7 含石粉20%的石屑砂的砂浆性能试验

2.2 不同石粉含量的石屑砂对砂浆稠度的影响

对于不含石粉的石屑砂砂浆，在强度等级为M5和M7.5时，砂浆稠度要比含石粉10%和20%的砂浆稠度小；在强度等级为M10时，砂浆稠度要比含石粉20%的砂浆稠度大。这是因为在砂浆强度等级较低时，灰砂比小，用水量多，砂容易沉积。加之石屑颗粒表面粗糙，增大了石屑间的磨擦力。石粉含量增加时，减小了石屑之间的接触，从而减小了石屑之间的磨擦，改善了砂浆的保水性，也改善了砂浆的稠度。而在砂浆强度等级较高时，灰砂比大，砂浆本身的水泥量充足，石粉含量增加时，由于粉末吸水，反而使砂浆稠度减小。不同含粉率的砂浆稠度见图1。

图1 不同含粉率的砂浆稠度对比

2.3 不同石粉含量的石屑砂对砂浆抗压强度的影响

不含石粉的砂浆的抗压强度比含石粉10%和20%的砂浆低，这是因为石屑砂颗粒表面粗糙，且疏松有孔隙，增加适量的石粉相当于提高了砂浆的密实性，从而提高了砂浆的强度。不同含粉率的砂浆抗压强度见图2。

2.4 不同石粉含量的石屑砂对砂浆分层度的影响

不含石粉的砂浆分层度明显比含石粉10%和20%的砂浆大，这是因为增加石粉含量相当于提高了砂浆的保水性，从而减小了砂浆的分层度。不同含粉率的砂浆分层度见图3。

图2 不同含粉率的砂浆抗压强度

图3 不同含粉率的砂浆分层度

通过以上分析可以看出，在石屑砂中含有适量的石粉，对于改善砂浆的和易性和提高砂浆强度是有益处的。

3 汾砂砂浆与石屑砂砂浆的性能比较

3.1 砂浆的物理力学性能对比

对砂浆物理力学性能的研究中，所用细骨料分别是汾砂、石粉含量10%的石屑砂以及汾砂与石屑砂各50%，3种砂浆的灰砂比相同，稠度在70～90 mm之间，试验结果见表8。不同砂种砂浆的抗压强度和分层度如图4、图5所示。

由表8、图4和图5可知，在稠度相近的情况下，石屑砂砂浆的抗压强度要高于汾砂砂浆、石屑砂与汾砂各50%砂浆的抗压强度，而石屑砂与汾砂各50%砂浆的分层度明显低于石屑砂砂浆和汾砂砂浆，说明在汾砂中掺入石屑砂，可以改善砂浆的工作性。

图4 不同砂种砂浆的抗压强度对比

图5 不同砂种砂浆的分层度对比

3.2 砂浆的抗冻性能对比

3种砂浆的抗冻性能试验结果见表9。

表9 3种砂浆的抗冻性能

从表9可知，在经过50次冻融循环后，质量损失和强度损失由低到高依次为石屑砂砂浆、汾砂与石屑砂各50%的砂浆、汾砂砂浆，这说明石屑砂砂浆以及汾砂与石屑砂各50%砂浆的抗冻性能优良。

4 结论

4.1 石屑砂的颗粒级配及其他物理化学性能基本符合建筑用砂的质量标准，虽然粒径<75 μm的石粉含量超标，但如果控制得当，不会影响其使用效果。尤其是在汾砂中掺入50%的石屑砂，可配制出抗压强度合格、工作性等各方面性能均满足要求的砌筑砂浆。

4.2 石屑砂是一种来源广、质量稳定的新砂源，可以有效地解决砂源日趋减少、砂质日益下降的问题，具有显著的社会效益和环境效益，对生产企业和使用企业均具有良好的经济效益，值得大力推广和应用。

参考文献：

[1] 洪锦祥，王嘉琪，蒋林华.石屑代砂在混凝土中的研究与应用[J].混凝土，2002(6)：56-58.

[2] 张映全.在混凝土中掺石屑提高抗渗抗冻性能的方法[J].建筑技术，1995，26(10)：16-17.