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Fuller曲线在瓷砖胶中河沙级配的选择和应用*

2020-11-14冉东升

陶瓷 2020年8期
关键词:筛网河沙瓷砖

冉东升

(咸阳东方雨虹建筑有限公司 陕西 咸阳 713200)

瓷砖胶一般由河沙、水泥、以及各种外加助剂组成,它作为一种新型的建筑粘结剂,其用途十分广泛。尤其是外墙砖的粘结使用,能够增强瓷砖的附着力,更好地保证外墙瓷砖[1]不会脱落,以免造成危险。笔者通过河沙级配[2]的调整来分析对瓷砖胶性能的影响。

1 试验部分

1.1 原材料

水泥:海螺42.5水泥;河沙:市售(级配自调);其他市售外加助剂。

1.2 主要仪器

拉拔试验机,LBY-V,北京天誉科技有限公司;水泥胶砂搅拌机,无锡建仪仪器机械有限公司;标准振筛机。

1.3 基础配方

试验采用符合JC/T 547-2017陶瓷墙地砖胶粘剂的C1型瓷砖胶,如表1所示。

表1 基础配方

1.4 试验方法

首先,Fuller曲线[3]是一种骨料理想级配的曲线,按确定比例混合时,原则上会达到最紧密堆积,此时该材料体系具有最小空隙率,基础公式如下:

P=100×[(d/Dmax)]n

其中,P为小于粒径d的百分比(%);d为筛孔尺寸(mm);Dmax为骨料最大粒径(mm);n为指数。

2 结果与讨论

Fuller曲线在瓷砖胶应用中指数n的确定,瓷砖胶行业中常将0.425目网孔作为河沙挑选的上限,则假定若最大沙颗粒的粒径为0.425 mm(40目标准筛网)。若P的约束条件为:通过0.075 mm(200目标准筛网)可认为石粉,占比小于5%时候,认为下限级配合适。通过0.212(70目标准筛网),占比大于65%时候,认为上限级配合适。

(1)先假定指数为1.7,则公式为P=100×[(d/Dmax)]1.7河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图1所示。

从图1可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为5.24%,下线稍微偏细。上限通过0.212 mm(70目标准筛网)为30.66%,上限偏粗,与约束指标背离。

图1 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(1)

若指数为1.8,河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图2所示。

从图2可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.41%,合适;通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为28.6%,上限不合适。将指数调高后,上限和下限通过率均会偏低,出现背离不符合调整趋势。

结论:Dmax=0.425 mm,不符合限定条件。

图2 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(2)

(2)若最大沙颗粒的粒径为0.25 mm(60目标准筛网)。P的约束条件为:通过0.075 mm(200目标准筛网)占比小于5%时候,认为下限级配合适。通过0.212 mm(70目标准筛网),占比大于65%时候,认为上限级配合适。

若指数为2.4,河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图3所示。

图3 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(3)

从图3可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为5.56%,不合适;通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为67.32%,合适。

将指数调为2.5,河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图4所示。

图4 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(4)

从图4可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.93%,合适;通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为66.22%,合适。

将指数调为2.6,河沙Fuller曲线计算体系的理想级配,如图5所示。

图5 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(5)

图6 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(6)

从图5可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.37%,合适;通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为65.14%,合适。

指数调为2.7,河沙Fuller曲线计算体系的理想级配,如图6所示。

从图6可以看出,通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为3.87%,合适;通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为64.07%,上限不合适。

结论:Dmax=0. 25 mm,Fuller曲线公式为P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6),为适合约束条件下P的公式。

(3)约束条件P下,Fuller曲线公式验证。实验室配置好A、B、C、D、E,共5组样品级配河沙,配制成C1型瓷砖胶,做性能验证。

不同级配沙对瓷砖胶原粘结的影响,按照标准JC/T 547-2017对五组样品河沙配制好的C1型瓷砖胶进行处理。测试性能如图7所示。

图7 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(7)

从图7可以看出,随着指数n的调整,原粘结强度呈先下降后上升,然后再下降的趋势,其中C、D组的原粘结强度较好。

不同级配沙对瓷砖胶晾置粘结的影响,按照标准JC/T 547-2017对五组样品河沙配制好的C1型瓷砖胶进行处理。测试性能如图8所示。

图8 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(8)

从图8可以看出,晾置粘结的变化趋势随着指数n的调整,原粘结强度呈先下降后上升,然后再下降的趋势,其中C、D组的晾置粘结强度较好。

(1)瓷砖胶中骨料河沙级配的优化,能够提升瓷砖胶的粘结性能。

(2)在瓷砖胶的应用方面,Fuller曲线用于指导河沙级配的选择时候,最大粒径的选取以及指数n的确定,对河沙级配以及瓷砖胶性能都有着较大影响。

(3)当河沙最大粒径选取0.25 mm(60目标准筛网)时,Fuller曲线公式为P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6),为适合约束条件下P的公式。满足瓷砖胶的河沙级配选择和性能的最佳要求。

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