机制砂对湿拌砂浆性能的影响

陈景，黄海珂，刘永道，王晶晶，甘戈金，卢佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川　成都　610052）

机制砂对湿拌砂浆性能的影响

陈景，黄海珂，刘永道，王晶晶，甘戈金，卢佳林

（中建商品混凝土成都有限公司，四川成都610052）

本文研究了机制砂的颗粒级配以及石粉含量对湿拌砂浆使用性能的影响。实验表明：选用级配良好，细度模数在1.8～2.3 的机制砂制备的湿拌砂浆，具有较好的工作性能、力学性能与耐久性能；机制砂石粉含量控制在 10% 以内，能够很好的满足施工质量要求。

机制砂；湿拌砂浆；工作性能；开放时间

0　前言

湿拌砂浆，是将各组成材料按一定比例，在搅拌站经计量、拌制均匀后，采用搅拌运输车运至使用地点，放入专用容器储存，并在规定时间内使用完毕的湿拌拌合物。但是，由于我国建筑工程的快速发展、天然砂资源匮乏以及生态环保要求，机制砂的应用得到了广泛的推广[1]。利用机制砂制备湿拌砂浆具有良好的经济与社会效益[2]。但目前机制砂质量参差不齐，粒径级配、石粉含量波动大，这对于湿拌砂浆的工作性能以及施工应用影响较大[3-7]。

近年来，机制砂对于干混砂浆影响的研究较多[8-10]，主要集中在颗粒级配、石粉含量等对于砂浆工作性能、力学性能及耐久性能的影响，而对湿拌砂浆性能研究较少[11-15]。因此，本文在现有的成果基础上，系统的研究了机制砂不同级配及石粉含量对湿拌砂浆工作性能、开放时间、力学性能及耐久性能的影响，对生产质量控制进行指导。

1　原材料与试验方案

1.1原材料

（1）水泥： P•O 42.5R 水泥，其基本性能见表 1。

表1　普通硅酸盐水泥的基本性能

（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：产自于成都彭州，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2　机制砂颗粒级配

（4）外加剂：广州某公司的塑化剂 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/T 14684－2011《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/T 70－2009《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。

图3　石粉掺量对砂浆抗压强度影响

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，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。总的来说，制备湿拌砂浆宜将石粉含量控制在10%。

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［通讯地址］成都市成华区龙潭寺建设村 5 组中建商品混凝土成都有限公司技术中心（610052）

Effects of machine-made sand on the properties of wet-mixed mortar

Chen Jing, Huang Haike, Liu Yongdao, Wang Jingjing, Ge Jin Gan, Lu Jialin
(1China Construction Ready Mixed Concrete Co., Ltd., Chengdu610052)

The effects of the grain composition and limestone powder of machine-made sand on the properties of wet-mixedmortar was investigated in this paper. The results show that machine-made sand with good grain composition and modulus of fineness from 1.8 to 2.3 can improve the workability , mechanical property and shrinkage property of the wet-mixed mortar, and the workability and mechanical property of the wet-mixed mortar can be improved within 10% amount of the limestone powder and the shrinkage value of mortar is reduced.

machine-made sand; wet-mixed mortar; workability; open time

陈景（1981－），男，硕士，工程师，主要从事预拌混凝土及混凝土制品的研究。