特細機制砂濕拌砂漿的性能研究

李城1,2，石從黎[1],2，向川1,2，周龍龍1，劉道勝1

（1重慶建工建材物流有限公司，重慶 401122；2重慶市建築材料與制品工程技術研究中心，重慶 401122）

摘要：針對重慶地區濕拌砂漿對天然特細砂嚴重依賴的現狀，展開了特細機制砂及細機砂砂漿的相關研究；以天然砂及混合砂砂漿作為對照，研究分析了特細機砂及細機砂砂漿的性能表現。結果表明：特細機砂和細機砂砂漿具有較天然砂砂漿更優的拌合物性能、拉伸粘結強度和抗幹燥收縮性能；機制砂砂漿的表觀密度随砂細度模數的增大而增大，收縮則随砂顆粒的減小而增大；同時，機制砂砂漿拉伸粘結強度明顯較天然砂砂漿高，但砂漿的拉伸粘結強度與抗壓強度之間沒有直接關系。以上試驗結果為特細機砂或細機砂砂漿的工程應用提供了參考，具有重要的現實意義。

關鍵詞：特細機制砂；天然特細砂；濕拌砂漿；拉伸粘結強度；收縮率

0引言

作為國家重點開發和鼓勵的綠色建材，預拌砂漿具有質量穩定、性能優異，利于提高工程質量、施工效率，改善施工環境等優勢[1-2]。目前，預拌砂漿的發展呈“幹濕并存”的狀态[3]，從用量方面，幹混砂漿仍占絕對優勢；然而，近年來，濕拌砂漿發展迅速，增長趨勢迅猛，在廣東地區，濕拌砂漿用量占預拌砂漿總量的比例已超過70%，掀起了全國濕拌砂漿的發展熱潮[4]。

重慶地區自2016年起開始規模化生産應用濕拌砂漿，濕拌砂漿生産企業多為預拌混凝土企業通過資質增項和設施改造進行砂漿生産，經過近兩年的發展，濕拌砂漿已廣泛用于建築、市政等建設工程中。然而，總體來說濕拌砂漿在重慶地區的應用仍處于起步階段，面臨一系列問題，如對砂的應用以天然特細砂為主，砂的細度模數範圍一般在0.7~1.5[5]。一方面，天然砂原材料質量波動較大，力學性能較差，尤其是拉伸粘結強度較低，不利于砂漿工程質量控制，而混合砂砂漿因其拌合物性能差異及抹灰表面較粗糙受到來自施工現場的廣泛抵觸，導緻混合砂濕拌砂漿的推廣也受到較大限制；另一方面，天然砂資源短缺，已無法滿足建設用砂的剛性需求，從可持續發展的角度，以生态破壞為代價的天然砂開采也将受到各方面的限制[6]。面臨上述兩方面情況，本文結合實際，從特細機制砂和細機砂出發，研究其砂漿的拌合物、力學及收縮性能，比較分析其與天然特細砂和混合砂砂漿的性能差異，以期通過特細機制砂砂漿的應用改善目前濕拌砂漿應用的現狀。

1試驗設計

1.1試驗材料

1.1.1砂

試驗選用了四種砂，分别為天然特細砂，特細機制砂，細機制砂，機制中砂，其顆粒級配和技術性能分别如表1、表2所示。

1.1.2其他材料

試驗選用的其他材料及其主要性能如表3。

1.2試驗方案

1.2.1砂漿的配合比設計

①利用特細機砂及細機砂配制不同膠凝材料的砂漿，調整增塑劑用量，以砂漿稠度達到90±5mm為目标要求完成試驗，分析砂漿的拌合物性能和強度表現；②利用天然砂和混合砂砂漿作對照組，比較不同砂對砂漿性能的影響。砂漿的配合比見表4。

1.2.2試驗方法

砂漿的性能測定參照JGJ/T70-2009《建築砂漿基本性能試驗方法》中相關規定進行，試驗成型試件的尺寸見表5。

2結果及分析

2.1砂的級配特性

由圖1可以看出，與天然砂相同，特細機砂顆粒主要集中在0.15~0.6mm之間，此粒徑範圍質量占比超過83%，粒徑分布較窄；天然砂更多集中在0.15~0.3mm範圍，特細機砂則更多集中在0.3~0.6mm範圍。相對來說，細機砂與機制中砂的級配分布比較均勻，粒徑分布較寬，基于逐級填充理論，此種級配分布的骨料密實度更好，從表2可以看出，三種同材質的機制砂，其細度模數越大，相應堆積密度也越大。

石粉是機制砂生産中不可避免産生的組成部分，機制砂中石粉的礦物組分與被加工母岩相同，适量的石粉可改善機制砂砂漿的工作性能和硬化後性能。池彙海[7]在研究機制砂預拌砂漿性能中指出，機制砂中細粉顆粒，不應隻考慮石粉，還應把0.075~0.15mm的細顆粒考慮其中，且石粉顆粒及0.075~0.15mm細顆粒的總量不應超過20%。本試驗中三種機制砂小于0.15mm的細粉顆粒含量均小于15%，對細粉顆粒的控制較好。

2.2拌合物性能與抗壓強度

砂漿的拌合物性能和抗壓強度檢測結果見表6、圖2。可以看出，砂漿拌合物的表觀密度随砂的細度模數增大而增大，其他三種砂與機制中砂混合後砂漿表觀密度均有較大增幅。一方面，砂的細度模數越小，顆粒粒徑越小，比表面積越大，從而與水泥漿接觸的界面面積越大，界面具有一定厚度—空隙，較大的界面面積需占用更多的空隙；從級配角度，砂顆粒越小且粒徑分布比較集中，砂的孔隙率随之增大，堆積密度減小，也會導緻砂漿密度較低。新拌砂漿狀态方面，天然砂因顆粒較細，粒形接近球形，故砂漿表觀細膩，柔順性更好，機制砂砂漿顆粒感相對更強，略顯粗糙。

通過比較不同膠凝材料用量的兩組試驗結果發現，膠凝材料的增加能不同程度的提升砂漿的抗壓強度，如圖3。而在表觀密度方面則不完全一樣，對單組分特細機砂和細機砂，膠凝材料的增加能導緻砂漿表觀密度的增大，對混合機砂則相反，膠凝材料較小的試驗組表觀密度反而更大，如A3與A7及A4與A8。膠凝材料用量一緻時，除全天然砂砂漿試驗組B1抗壓強度稍低以外，其他組砂漿的抗壓強度偏差不大；總的來說，特細機砂和細機砂砂漿具有不錯的抗壓強度表現。

2.3拉伸粘結強度

砂漿的拉伸粘結強度對抹灰砂漿産生空鼓的質量缺陷有比較直接的影響，較高的拉伸粘結強度能有效預防抹灰工程空鼓現象的出現。表7所示為砂漿的14d拉伸粘結強度，相應柱狀圖如圖4所示。可以看出，試驗組A的拉伸粘結強度相對較高，試驗組B因天然砂的加入拉伸粘結強度較低，且随天然砂比例的增加拉伸粘結強度逐漸降低，采用全天然砂的試驗組B1拉伸粘結強度最低；對試驗組A，有特細機制砂的A5和A7組的拉伸粘結強度較低，兩種較細機砂與機制中砂混合後并沒有提高砂漿的拉伸粘結強度。結果表明，砂漿的拉伸粘結強度在一定程度上受砂顆粒大小的影響，砂中細顆粒含量越高，砂漿拉伸粘結強度有降低的趨勢；整體來看，機制砂砂漿的拉伸粘結強度明顯較天然砂砂漿高。此外，對比表6砂漿的抗壓強度發現，砂漿的拉伸粘結強度與抗壓強度之間沒有直接關系。

2.4幹燥收縮性能

砂漿的幹燥收縮試驗結果見表8和圖2所示。可以看出，随着齡期增加，砂漿收縮均有增大的趨勢，說明砂漿的幹燥收縮在一定時間内是一直存在的，雖然收縮速率在14d以後有較明顯的降低趨勢，但可以推斷在收縮進行到28d時未必能達到收縮的峰值。由于天然特細砂的存在導緻B試驗組的收縮普遍較A試驗組大，其中采用全天然砂的B1試驗組收縮最大，并随天然砂比例的降低收縮也相應減小；對采用機制砂試驗的A組，細度模數較小的A5試驗組其對應的收縮也最大。從砂漿的收縮變化可以看出，砂漿的收縮受砂顆粒大小的影響，一定程度上，砂顆粒越細，細顆粒含量越高，砂漿的收縮越大。相比于天然砂砂漿，特細機砂和細機砂砂漿的收縮更小，具有更優良的抗幹燥收縮開裂性能。

2.5機制砂砂漿的抹灰表觀質量

抹灰砂漿是用量最大的砂漿品種，質量控制一直是抹灰砂漿的重點難點，其中抹灰砂漿的表觀質量也十分重要。本研究對其中幾個試驗組進行了試驗牆抹灰試驗，觀察抹灰表面的起砂情況及粗糙度，如圖6。可以看出，粗糙度方面，采用了機制中砂的混合砂砂漿表面最為粗糙，有砂顆粒被抹刀帶走留下的小孔，且容易留下抹刀劃過的痕迹，如圖6（a），機制砂砂漿次之，天然砂砂漿表面相對最為細膩。有手指用力劃過抹灰層表面，天然砂砂漿表面有輕微起砂現象，機制砂和混合砂砂漿的起砂現象則明顯較好，表面不容易起砂。

3結論

（1）特細機制砂顆粒主要集中在0.15~0.6mm之間，此粒徑範圍顆粒質量占比超過83%；對岩石材質相同的機制砂，細度模數越大，相應的堆積密度越大。

（2）對機制砂砂漿，砂漿拌合物的表觀密度随砂的細度模數增大而增大；其他三種砂與機制中砂混合後砂漿表觀密度均有較大增幅；膠凝材料的增加能不同程度的提升砂漿的抗壓強度。

（3）機制砂砂漿的拉伸粘結強度明顯較天然特細砂砂漿高，砂漿的拉伸粘結強度在一定程度上受砂顆粒大小的影響，随着砂中細顆粒含量增高，砂漿拉伸粘結強度有降低的趨勢，另外，砂漿的拉伸粘結強度與抗壓強度之間沒有直接關系。砂漿的收縮也受砂顆粒大小的影響，一定程度上，砂越細或者細顆粒含量越高，砂漿的收縮越大。

（4）特細機砂和細機砂砂漿具有較天然砂砂漿更好的拌合物性能、力學性能和抗幹燥收縮性能，以上試驗結果為特細機砂及細機砂砂漿的應用提供參考，具有重要的現實意義。

參考文獻：

[1]龍大晉.預拌砂漿使用技術[M].北京：化學工業出版社，2010.

[2]陳景，劉永道，王晶晶，等.機制砂濕拌抹灰砂漿研究與生産應用[J].混凝土與水泥制品，2015，(3)：66-70.

[3]葉勇，劉永道，李武江.混凝土攪拌站濕拌砂漿生産及施工質量控制要點[J].四川建材，2015，41(3)：257-259.

[4]陳均僑，蔣金明，石柱銘，等.濕拌砂漿産業化發展方式及應用探索[J].商品混凝土，2014，(7)：67-71.

[5]姜洪麟，何世碧，李宗惠，等.特細砂砌築砂漿配合比設計試驗研究[J].重慶建築，2008，(58)：14-17.

[6]韓繼先，肖旭雨.我國骨料的現狀與發展趨勢[J].混凝土世界，2013，(51)：36-42.

[7]池彙海.機制砂預拌砂漿生産質量控制研究[D.重慶：重慶大學，2015.

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