浅析砂的细度模数对砂浆性能的影响

 摘要：以砂的细度模数对砂浆性能的影响为研究目标，通过九组砂浆试件的制备及性能测试，得到结论：砂浆强度等级不变时，砂浆抗压强度随砂细度模数增加而增大，保水率随砂细度模数增加而减小，稠度随砂细度模数增加而增大。

关键词：砂;细度模数;砂浆;影响

中图分类号：TU522.3

引  言

在混凝土配合比设计过程中，为了保证混凝土的和易性和力学性能，要求粗细骨料能够满足连续级配，这样有利于形成致密的复合材料系统。砂浆是由胶结料（水泥、粉煤灰）、砂、水及掺合料拌合硬化而成，可分为水泥砂浆、石灰砂浆和混合砂浆等。同混凝土一致，砂的粗细程度不仅对砂浆的和易性影响较大而且对砂浆的力学性能也有一定的影响。一般来说，砂中如果细颗粒较多，砂浆的保水性能会有所提升，却会使流动性变差，且在使用过程中水的用量也会有所提升;如果砂中粗颗粒较多，砂浆的保水性能降低，导致在使用过程中砂浆容易分层，影响砂浆性能。

砂的粗细程度是通过细度模数进行划分的。依照细度模数的数值界限，砂可以分为三级，细度模数为1.6～2.2时为细砂，2.3～3.0时为中砂，3.1～3.7时为粗砂。基于此，本文主要针对砂的细度模数对砂浆性能的影响进行分析。

1 试验方案介绍

在试验中，原材料的选取与配合比的设计对砂浆的研究有着重要影响，在砂浆试件制备以及试配过程中应精确把控各类材料的质量，务必将试配误差对试配结果的影响降至最低。本试验在各类材料的选取、理论配合比的计算、试件的制备、养护及检测方式多方面进行了精确的把控，从而探究砂的细度模数对砂浆性能的影响，本章将主要围绕试配中所涉及到的各类材料及试验步骤进行详细介绍。

1.1  试验原材料及试验环境

1.1.1 砂

砂采用景泰洗砂，根据试验要求，按细度模数筛分成粗砂、中砂和细砂。根据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52- 2006）中规定的测试方法，该砂的细度模数、含泥量、泥块含量、级配区等主要参数见表1，三种砂的颗粒级配见表2。

1.1.2 水泥

水泥与水混合后形成浆体，主要在砂浆中产生胶凝物质对各项原材料进行胶结。它在砂浆中占的比重较多，且相应的各项水泥指标都对砂浆的多项性能都有明显的提升。本试验采用白银寿鹿山水泥有限责任公司生产的42.5的普通硅酸盐水泥，试验测得该型号水泥比表面积为344 m2·kg-1，烧失量为4.51%。

1.1.3 水

水在砂浆试件中，与水泥反应。水与水泥的反应程度越高，砂浆的力学性能就越优异，因此试验用水的水质直接影响到对砂浆的性能，本试验将兰州新区自来水作为试验用水，满足试验用水对水质的要求。

1.1.4 试验环境

本次试验中，采用规范中规定的试验方法，试验养护温度为20±2℃，相对湿度≥95%。砂浆拌制及砂浆拌合物性能测试的环境温度为 20±2℃，湿度为≥50%。

1.2 试验用仪器设备

本试验用的仪器见表3：

1.3 砂浆配合比设计

在本试验中，为了全方面的分析砂的细度模数对砂浆各项指标的影响，分别利用细砂、中砂和粗砂制备M5、M10、M15三种强度等级的砂浆，每种等级的砂浆，保持砂用量及水用量不变，根据强度等级不同改变水泥的用量，砂浆配合比见表4。

1.4 试块的制作及养护

（1）砂浆试件的制备参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行操作，用于试验的砂浆试件尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm。制备试件时，特别注意要在试模内壁涂刷机油以利于脱模。

（2）根据表4中的砂浆试件配合比，每组配合比成型三块试块。试件制作完成后，及时将其对应的序号贴于试件模具上，之后将试件置于标准养护箱（温度范围：（20±1） ℃、湿度范围≥95%）中，经过标准养护1天后拆模。然后按照相应的序号对试件进行编号，继续放入标准养护箱中养护至28天后进行测试。要特别注意在养护过程中试块之间的间隔应大于10mm，养护期间要勤加水，防止由于水量不足导致养护期间的湿度不够，这极容易引起砂浆试件的性能差异而导致试验失败。

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

（1）砂浆试件养护至28天龄期后，应提前将试件从标准养护箱中取出，用吸水性较好的海绵拭去试件表面水分，之后及时进行试验。根据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70- 2009）测试砂浆试件的抗压强度，对每组试块分别测定破坏荷载，之后计算抗压强度，取三个试块的平均值作为该组试块的砂浆强度代表值。根据规范，砂浆立方体试件的抗压强度计算方法如下：

f=KN/A

式中：f—砂浆立方体试件抗压强度（MPa），精确至 0.1 MPa;

K—换算系数，取 1.35。

N—砂浆立方体试件破坏载荷（KN）;

A—砂浆立方体试件试件承压面积（mm2）;

（2）砂浆拌制完后，按照JGJ/T70- 2009测定砂浆的各项性能指标。不同标号砂浆各项性能的检测结果见表5。

2.2 结果分析

（1）结合表4和表5进行分析可知，对于每个强度等级的试件，水泥用量不变，砂浆试件的抗压强度会随着砂的细度模数的增加而增大。这是由于细砂中的细颗粒占比较多，中砂介于二者之间，粗砂中细颗粒占比较少;在用砂质量相同的情况下，因为水泥用量及用水量相同，粗砂的比表面积相对较少，且砂浆中的水泥浆量相同，在细度模数较大时，有多余的水泥浆可以保证强度。即在标号上相同等级的砂浆，粗砂配置的砂浆强度更高。

（2）结合表4和表5进行分析可知，对于每个强度等级的试件，用水量保持不变，保水率随着砂的细度模数的增加而降低，稠度随着砂的细度模数的增加而增大。这是因为细砂中细颗粒相对较多，比表面积大，能够结合更多的水，这导致了颗粒之间的自由水减少，因此造成细砂的保水率较粗砂高，而稠度较粗砂低。

3 结论

本文以砂的细度模数对砂浆性能的影响为研究目标，通过三个强度等级共九组砂浆试件的制备及性能测试，得到了以下结论：砂浆强度等级不变时，砂浆抗压强度随砂细度模数的增加而增大，保水率随砂细度模数的减小而升高，稠度随砂细度模数的减小而减小。因此，在实际工程应用时，应根据各项工程对砂浆的强度等级及相应的各项性能指标要求，通过试验确定砂的合理细度模数，对砂浆生产线路进行精细化管理，根据施工现场有特殊要求的砂浆进行合理配比，这有利于保证砂浆质量，降低砂浆成本。

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作者简介：孙玉龙（1986-），男，汉族，甘肃蘭州人，大学本科，工程师，主要从事预拌混凝土及预拌砂浆技术质量管理工作。