機制砂和石屑制備干混砂漿淺析

時間：2014-11-28作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：218

骨料是砂漿的重要組成部分。長期以來，砂漿中常以**河砂作為骨料，而**河砂是**資源，其資源儲備只會越來越少。隨著建筑業(yè)發(fā)展和對建筑工程質(zhì)量要求越來越高，建筑市場用砂量越來越大，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，會伴隨著20% 石屑（粒徑為0.16mm-5.00mm）的產(chǎn)生，不僅占用場地且污染環(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，避免過度開采對環(huán)境的破壞，同時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，對于**工程質(zhì)量和降低工程造價有著重要的意義。機制砂是經(jīng)除土處理，由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm 的巖石顆粒，它不包括軟質(zhì)巖和風化巖石的顆粒。機制砂在混凝土中已有應用，國內(nèi)較大的水利樞紐工程三峽大壩全部采用機制砂、石作為混凝土骨料（包括C50 以上至C100 混凝土骨料），試驗結(jié)果表明，機制砂級配和細度模數(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制砂和石屑替代部分河砂配制預拌砂漿，比較它們性能的差異，并結(jié)合各集料理化性質(zhì)和預拌砂漿性能分析其替代河砂對砂漿性能的影響，為利用機制砂和石屑制備砂漿提供一些幫助。
2 試驗用原材料
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級低鈣灰。
2.3 河砂
試驗中使用的河砂全部通過5mm篩網(wǎng)，細度模數(shù)為2.5，處于*2 級配區(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）標準對試驗所用石屑和機制砂進行基本性能測試，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 試驗結(jié)果和討論
3.1 砂漿配合比試驗
石屑砂漿和機制砂砂漿配合比試驗按JGJ70 進行，其硬化前性質(zhì)如表3.1、表3.3 所示，基本力學性能如表3.2、3.4 所示。
注：抗壓試驗為有底模試塊。
注：抗壓試驗為有底模試塊。
3.2 不同集料對砂漿和易性影響
石屑砂漿和機制砂砂漿均具有良好的保水性能。石屑在15%和30%摻量時，其配制砂漿的保水率保持在90.1%～90.9%；摻入15%～50%機制砂時，砂漿的保水率保持在89.1%～90.2%。石屑和機制砂砂漿均柔軟，不離析，具有良好的操作性。
3.3 不同集料對砂漿用水量影響
試驗中，石屑取代河砂量增加，砂漿用水量逐漸增加，石屑在15%摻量時砂漿用水量和基準砂漿基本相同，在30%摻量時用水量比基準砂漿增加了20kg/m3；而機制砂取代河砂量增加，砂漿用水量逐漸減少，機制砂在15%摻量時砂漿用水量和基準砂漿基本相同，在50%摻量時用水量比基準砂漿減少了14kg/m3。影響石屑砂漿和機制砂砂漿用水量的主要因素有集料的細度模數(shù)和石粉含量，其它因素如泥塊含量、顆粒形狀等也對砂漿用水量產(chǎn)生影響。首先，集料細度模數(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對砂漿的用水量產(chǎn)生影響，顆粒形狀不規(guī)則，則比表面積大，潤濕表面所需要的水量就越多。石屑雖然細度模數(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。機制砂具有與石屑相近的石粉含量和細度模數(shù)，但機制砂均為形狀規(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)可能對砂漿的性能產(chǎn)生影響，試驗中還對石屑中的石粉性質(zhì)進行了測試。試驗室采用亞甲藍MB 值對石粉的性質(zhì)進行判定，判定方法為：當MB值小于1.40 時，石屑中0.075mm 以下顆粒大部分與母巖化學成分一致；當MB 值大于或等于1.40 時，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成分相同。
3.4 不同集料對砂漿凝結(jié)時間影響
從試驗結(jié)果可知，石屑砂漿的凝結(jié)時間比基準砂漿短，而且石屑摻量越大砂漿凝結(jié)時間越短，
表明石屑對砂漿的凝結(jié)時間具有促進作用。通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，影響石屑砂漿凝結(jié)時間的一個主要因素是石粉含量，石粉含量越高，砂漿的凝結(jié)時間越短。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 反應生成一些結(jié)晶水化物[3]。該結(jié)果在機制砂砂漿中也有體現(xiàn)，機制砂與石屑相似，具有較高的粉含量，因而機制砂砂漿的凝結(jié)時間也隨著機制砂摻量增加而有所減少。
3.5 不同集料對砂漿基本力學性能影響
根據(jù)石屑砂漿和機制砂砂漿抗壓強度結(jié)果，同時比較各石屑和機制砂的基本性質(zhì)，認為影響石屑砂漿和機制砂砂漿抗壓強度的主要因素是集料顆粒形狀和粉含量。本試驗參照《建筑用卵石、碎石》標準中針片狀顆粒的定義，測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；機制砂中顆粒均為規(guī)則圓形顆粒。首先，集料顆粒形狀會對砂漿用水量產(chǎn)生影響，顆粒規(guī)則則砂漿用水量減少，水灰比降低，抗壓強度提升；其次，集料顆粒形狀還會直接影響砂漿強度。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，砂漿強度降低。石粉含量對砂漿抗壓強度的影響主要體現(xiàn)在石粉含量對砂漿致密度的提高和對砂漿用水量的增加。研究報道，石粉能夠改善水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，提高砂漿的密實度，進而提高砂漿的抗壓強度。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，砂漿抗壓強度進而降低。因此，石粉對砂漿抗壓強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，砂漿強度理應降低，但石粉又增加了石屑砂漿的密實度，對提高砂漿的抗壓強度有利，因此，在上述各因素的綜合影響下，石屑砂漿抗壓強度相比基準砂漿變化不大；機制砂與石屑石粉含量相近，但機制砂顆粒規(guī)則，對砂漿用水量整體影響表現(xiàn)為減少，砂漿強度提升。
試驗中，石屑砂漿的拉伸粘結(jié)強度相比基準砂漿有所降低，但仍能達到0.35MPa；機制砂砂漿的拉伸粘結(jié)強度相比較基準稍有增加。石屑砂漿和機制砂砂漿拉伸粘結(jié)強度均滿足《預拌砂漿》（JG/T230-2007）標準要求。石屑砂漿的拉伸粘結(jié)強度降低可能與石屑的顆粒形狀不規(guī)則有關(guān)。
通過對石屑砂漿和機制砂砂漿進行試驗研究，得到如下結(jié)論：
1、石屑砂漿和機制砂砂漿均具有良好的保水性和操作性。石屑和機制砂中的石粉對砂漿具有促凝作用。
2、石屑和機制砂中顆粒形狀和對砂漿用水量具有明顯影響。石屑顆粒規(guī)則不規(guī)則，砂漿用水量相對增加；機制砂顆粒形狀規(guī)則，減少砂漿用水量效果明顯。
3、石屑和機制砂中石粉含量、顆粒形狀對砂漿的力學性能具有重要影響。機制砂顆粒圓滑，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度效果明顯；石屑則由于顆粒形狀不規(guī)則，對砂漿強度的提升不明顯，反而有可能會降低砂漿強度。
4、機制砂砂漿的拉伸粘結(jié)強度相比較基準稍有增加，石屑替代部分河砂將使砂漿拉伸粘結(jié)強度降低。
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