機(jī)制砂和石屑制備干混砂漿淺析

時(shí)間：2014-11-28作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：221

骨料是砂漿的重要組成部分。長(zhǎng)期以來，砂漿中常以**河砂作為骨料，而**河砂是**資源，其資源儲(chǔ)備只會(huì)越來越少。隨著建筑業(yè)發(fā)展和對(duì)建筑工程質(zhì)量要求越來越高，建筑市場(chǎng)用砂量越來越大，質(zhì)量要求也越來越高，而合格的**砂資源卻越來越少，因此，砂資源問題需引起重視，要盡快尋找適宜的材料來替代**河砂。每生產(chǎn)1 方混凝土，就要消耗1.5 噸以上的砂石，我國(guó)每年要開挖大量的山石資源，以滿足土木建筑工程的需要。在開采石料做混凝土粗骨料的同時(shí)，會(huì)伴隨著20% 石屑（粒徑為0.16mm-5.00mm）的產(chǎn)生，不僅占用場(chǎng)地且污染環(huán)境。所以，研究和探索用石屑代替河砂配制混凝土，不僅可以緩解河砂短缺的問題，避免過度開采對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)也能解決石屑帶來的污染問題，還能改善混凝土的某些工作性能，對(duì)于**工程質(zhì)量和降低工程造價(jià)有著重要的意義。機(jī)制砂是經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm 的巖石顆粒，它不包括軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖石的顆粒。機(jī)制砂在混凝土中已有應(yīng)用，國(guó)內(nèi)較大的水利樞紐工程三峽大壩全部采用機(jī)制砂、石作為混凝土骨料（包括C50 以上至C100 混凝土骨料），試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)制砂級(jí)配和細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定，質(zhì)量**。
上海巍立路橋設(shè)備有限公司通過利用機(jī)制砂和石屑替代部分河砂配制預(yù)拌砂漿，比較它們性能的差異，并結(jié)合各集料理化性質(zhì)和預(yù)拌砂漿性能分析其替代河砂對(duì)砂漿性能的影響，為利用機(jī)制砂和石屑制備砂漿提供一些幫助。
2 試驗(yàn)用原材料
2.1 水泥
42.5P.O 水泥。
表2.1 42.5 P.O 水泥物理性質(zhì)
2.2 粉煤灰
粉煤灰：Ⅱ級(jí)低鈣灰。
2.3 河砂
試驗(yàn)中使用的河砂全部通過5mm篩網(wǎng)，細(xì)度模數(shù)為2.5，處于*2 級(jí)配區(qū)域，堆積密度1560kg/m3，
表觀密度2640 kg/m3。河砂篩分析結(jié)果如下：
2.4 保水增稠材料
試驗(yàn)中砂漿采用稠化粉作為保水增稠材料。稠化粉由上海市建筑科學(xué)研究院研制，上海建研建材科技有限公司生產(chǎn)。其性能指標(biāo)符合《砌筑砂漿增塑劑》（JG/T 164-2004）要求。
2.5 其它集料
根據(jù)《建筑用砂》（GB/T 14684）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)所用石屑和機(jī)制砂進(jìn)行基本性能測(cè)試，結(jié)果如表2.5 和表2.6 所示。
2.6 水
一般飲用水，符合JGJ63 的規(guī)定。
3 試驗(yàn)結(jié)果和討論
3.1 砂漿配合比試驗(yàn)
石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿配合比試驗(yàn)按JGJ70 進(jìn)行，其硬化前性質(zhì)如表3.1、表3.3 所示，基本力學(xué)性能如表3.2、3.4 所示。
注：抗壓試驗(yàn)為有底模試塊。
注：抗壓試驗(yàn)為有底模試塊。
3.2 不同集料對(duì)砂漿和易性影響
石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿均具有良好的保水性能。石屑在15%和30%摻量時(shí)，其配制砂漿的保水率保持在90.1%～90.9%；摻入15%～50%機(jī)制砂時(shí)，砂漿的保水率保持在89.1%～90.2%。石屑和機(jī)制砂砂漿均柔軟，不離析，具有良好的操作性。
3.3 不同集料對(duì)砂漿用水量影響
試驗(yàn)中，石屑取代河砂量增加，砂漿用水量逐漸增加，石屑在15%摻量時(shí)砂漿用水量和基準(zhǔn)砂漿基本相同，在30%摻量時(shí)用水量比基準(zhǔn)砂漿增加了20kg/m3；而機(jī)制砂取代河砂量增加，砂漿用水量逐漸減少，機(jī)制砂在15%摻量時(shí)砂漿用水量和基準(zhǔn)砂漿基本相同，在50%摻量時(shí)用水量比基準(zhǔn)砂漿減少了14kg/m3。影響石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿用水量的主要因素有集料的細(xì)度模數(shù)和石粉含量，其它因素如泥塊含量、顆粒形狀等也對(duì)砂漿用水量產(chǎn)生影響。首先，集料細(xì)度模數(shù)越大，砂漿的用水量越少；其次，集料中石粉（0.075mm 以下顆粒）含量越多，用來濕潤(rùn)石粉的水就越多，砂漿的用水量就越大；再者，集料顆粒的形狀也會(huì)對(duì)砂漿的用水量產(chǎn)生影響，顆粒形狀不規(guī)則，則比表面積大，潤(rùn)濕表面所需要的水量就越多。石屑雖然細(xì)度模數(shù)大于河砂，但石屑中含有大量的石粉，而且石屑顆粒多有棱角，形狀不規(guī)則，結(jié)果石屑砂漿用水量整體表現(xiàn)為增加。機(jī)制砂具有與石屑相近的石粉含量和細(xì)度模數(shù)，但機(jī)制砂均為形狀規(guī)則均勻圓形顆粒，結(jié)果表現(xiàn)為有利于減少砂漿用水量。因此，集料對(duì)砂漿用水量的影響是上述多種因素共同作用的結(jié)果?？紤]到石屑中石粉的性質(zhì)可能對(duì)砂漿的性能產(chǎn)生影響，試驗(yàn)中還對(duì)石屑中的石粉性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)室采用亞甲藍(lán)MB 值對(duì)石粉的性質(zhì)進(jìn)行判定，判定方法為：當(dāng)MB值小于1.40 時(shí)，石屑中0.075mm 以下顆粒大部分與母巖化學(xué)成分一致；當(dāng)MB 值大于或等于1.40 時(shí)，石屑中0.075mm 以下顆粒則大部分為泥土。石屑的MB 值小于1.40，表明石屑中的石粉大部分與母巖的化學(xué)成分相同。
3.4 不同集料對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間影響
從試驗(yàn)結(jié)果可知，石屑砂漿的凝結(jié)時(shí)間比基準(zhǔn)砂漿短，而且石屑摻量越大砂漿凝結(jié)時(shí)間越短，
表明石屑對(duì)砂漿的凝結(jié)時(shí)間具有促進(jìn)作用。通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響石屑砂漿凝結(jié)時(shí)間的一個(gè)主要因素是石粉含量，石粉含量越高，砂漿的凝結(jié)時(shí)間越短。石粉之所以能加速砂漿的凝結(jié)，其主要原因是石粉能加速C3S 的水化，并與C3A、C4AF 反應(yīng)生成一些結(jié)晶水化物[3]。該結(jié)果在機(jī)制砂砂漿中也有體現(xiàn)，機(jī)制砂與石屑相似，具有較高的粉含量，因而機(jī)制砂砂漿的凝結(jié)時(shí)間也隨著機(jī)制砂摻量增加而有所減少。
3.5 不同集料對(duì)砂漿基本力學(xué)性能影響
根據(jù)石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿抗壓強(qiáng)度結(jié)果，同時(shí)比較各石屑和機(jī)制砂的基本性質(zhì)，認(rèn)為影響石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿抗壓強(qiáng)度的主要因素是集料顆粒形狀和粉含量。本試驗(yàn)參照《建筑用卵石、碎石》標(biāo)準(zhǔn)中針片狀顆粒的定義，測(cè)試了兩種集料的針片狀含量，結(jié)果如表3.5 所示。石屑針片狀含量多，石屑顆粒形狀不規(guī)則；機(jī)制砂中顆粒均為規(guī)則圓形顆粒。首先，集料顆粒形狀會(huì)對(duì)砂漿用水量產(chǎn)生影響，顆粒規(guī)則則砂漿用水量減少，水灰比降低，抗壓強(qiáng)度提升；其次，集料顆粒形狀還會(huì)直接影響砂漿強(qiáng)度。集料形狀不規(guī)則，顆粒多呈針狀或者片狀，因此顆粒易斷裂破碎，砂漿強(qiáng)度降低。石粉含量對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在石粉含量對(duì)砂漿致密度的提高和對(duì)砂漿用水量的增加。研究報(bào)道，石粉能夠改善水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，提高砂漿的密實(shí)度，進(jìn)而提高砂漿的抗壓強(qiáng)度。但另一方面，石粉含量高將增大砂漿用水量，砂漿水灰比變大，砂漿抗壓強(qiáng)度進(jìn)而降低。因此，石粉對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響是上述兩方面綜合作用的結(jié)果。石屑石粉含量多，砂漿用水量增加，砂漿強(qiáng)度理應(yīng)降低，但石粉又增加了石屑砂漿的密實(shí)度，對(duì)提高砂漿的抗壓強(qiáng)度有利，因此，在上述各因素的綜合影響下，石屑砂漿抗壓強(qiáng)度相比基準(zhǔn)砂漿變化不大；機(jī)制砂與石屑石粉含量相近，但機(jī)制砂顆粒規(guī)則，對(duì)砂漿用水量整體影響表現(xiàn)為減少，砂漿強(qiáng)度提升。
試驗(yàn)中，石屑砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度相比基準(zhǔn)砂漿有所降低，但仍能達(dá)到0.35MPa；機(jī)制砂砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度相比較基準(zhǔn)稍有增加。石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度均滿足《預(yù)拌砂漿》（JG/T230-2007）標(biāo)準(zhǔn)要求。石屑砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低可能與石屑的顆粒形狀不規(guī)則有關(guān)。
通過對(duì)石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿進(jìn)行試驗(yàn)研究，得到如下結(jié)論：
1、石屑砂漿和機(jī)制砂砂漿均具有良好的保水性和操作性。石屑和機(jī)制砂中的石粉對(duì)砂漿具有促凝作用。
2、石屑和機(jī)制砂中顆粒形狀和對(duì)砂漿用水量具有明顯影響。石屑顆粒規(guī)則不規(guī)則，砂漿用水量相對(duì)增加；機(jī)制砂顆粒形狀規(guī)則，減少砂漿用水量效果明顯。
3、石屑和機(jī)制砂中石粉含量、顆粒形狀對(duì)砂漿的力學(xué)性能具有重要影響。機(jī)制砂顆粒圓滑，形狀規(guī)整，減少用水量減少，且顆粒不易破碎，因而提高砂漿抗壓強(qiáng)度效果明顯；石屑則由于顆粒形狀不規(guī)則，對(duì)砂漿強(qiáng)度的提升不明顯，反而有可能會(huì)降低砂漿強(qiáng)度。
4、機(jī)制砂砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度相比較基準(zhǔn)稍有增加，石屑替代部分河砂將使砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低。
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