机制砂含水率对湿拌砂浆工作性能及强度的影响
时间：2023-01-17 12:10:13 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
林建辉 王凯翀
（广东省建筑材料研究院有限公司）
随着我国新型城市基础设施的建设，天然砂用量消耗巨大，过度的开采对生态环境造成了极大的影响，目前天然砂已无法满足市场日益增长的需求，而机制砂可利用各种废弃资源，经机器适当清洗、筛分生产出具有完整级配的骨料，这提高了自然资源利用率的同时又解决了环境污染的问题，完全符合循环经济和科学发展观的要求。但是机制砂经过机器的破碎很可能对骨料产生一定细微的裂纹且其表面有较高的孔隙率而导致自然状态下具有一定的含水量，本试验模拟机制砂在不同含水量状态下砂浆的性能差异。
1.1 试验原材料
试验材料包括42.5 级普通硅酸盐水泥、机制砂、粉煤灰、聚羧酸高效减水剂和水，经测量水泥密度为3150kg/m3、化学组分如表1 所示，机制砂密度为2650kg/m3、细度模数为2.8、含粉量为1.0%，粉煤灰密度为2775kg/m3。
表1 水泥化学组分
1.2 配合比设计
试验共设计7 组不同机制砂含水率的湿拌砂浆，其中M1 至M6 组湿拌砂浆中机制砂含水率从0 开始以2.5%的级差递增至12.5%，M7 组机制砂含水率为最高含水率，其值为13.1%，此时在制备湿拌砂浆过程中无需再添加水，各组的具体配合比如表2 所示。
表2 湿拌砂浆试验配比
1.3 机制砂配制
首先将机制砂置于干燥箱中，在105℃条件下干燥至恒重状态，然后待冷却至室温后将机制砂大致分成7份，并测量每一份的质量，接着根据目标含水率称取相对应的水的质量，将水加入到机制砂中，搅拌均匀后马上装到密封袋中静置24h。
1.4 试验方法
根据表2 中各组砂浆的配合比称取原材料，然后倒入砂浆搅拌机中进行搅拌，按照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》测试砂浆稠度、保水率、表观密度和抗压强度。
2.1 砂浆稠度测试结果
砂浆的稠度可用于表示砂浆的流动性，通常是指湿拌砂浆浆体在自身重力或在外力的作用下能否容易发生流动行为的性能，其结果一般采用沉入量或稠度值的大小来表示，主要做法是在测量过程中观察砂浆稠度测定仪中圆锥体沉入湿拌砂浆浆体深度的毫米数。一般情况下圆锥体沉入量越大，稠度值则越大，表示砂浆的流动性越好。
本试验中各组的测试结果如图1 所示，图中结果显示M1 组的稠度最大，这是因为M1 组中机制砂含水率为0，即机制砂处于绝干状态，同时在本组中添加的附加水质量也最多，因此砂浆的稠度值最高。而其余各组中，随着机制砂含水率的增加，添加的附加水质量也相应的减少，砂浆的稠度也出现不同程度的下降，这是因为在制备不同含水率的机制砂时，机制砂与不同的水量搅拌并密封了24h，这使得机制砂得到充分的浸湿，而在进行稠度试验时这部分水无法完全释放出来，同时由于添加的附加水质量下降，导致M2 至M6 各组的稠度测试结果出现不同程度的下降。
2.2 砂浆保水性测试结果
砂浆保水性是指砂浆保持水分的能力，保水性不良的砂浆在使用过程中容易出现泌水、流浆等情况，砂浆失水会导致其施工性能下降，严重时会造成砂浆中胶凝材料无法完全水化，降低了砂浆硬化体与基层之间界面过渡区的粘结能力，造成砂浆与基层的粘结强度等性能劣化，容易引发砂浆的开裂、脱落等现象。
本试验中各组的保水率测试结果如图2 所示，图中结果清楚地显示了各组砂浆的保水率测试结果相差不大，最大值为93.8%而最小值也达到了90.1%，表明不同机制砂含水率对于砂浆的保水率并未有明显的影响。其中的原因是因为各组机制砂的含水率和附加水的质量虽然都不同，但是各组的实际水胶比均保持不变，即各组的实际用水量是一样的，因此使得各组砂浆保水性的测试结果相差不大。
2.3 砂浆密度测试结果
湿拌砂浆拌合物的表观密度表示每立方米砂浆拌合物中各组成材料的实际质量，试验测量时将搅拌完成的湿拌砂浆装入容积为1L 的容量筒中，然后再测量其质量即可推算出砂浆的密度。
本试验中各组砂浆的表观密度测试结果如图3 所示，图中结果清晰地显示最大表观密度测试结果出现在M7 组，其值为1860㎏/m3，而最小表观密度测试结果出现在M1 组，其值为1800㎏/m3，两者相差60㎏/m3，结果表明不同机制砂含水率对于湿拌砂浆拌合物的表观密度影响不是很显著。另一方面，图中结果也显现出砂浆表观密度随着机制砂含水率的增加而逐渐增加，但增幅较小，这可能是因为机制砂颗粒形貌不规则、棱角较多、含泥量较高，当含水率较高且经过24h 的密封处理，水分与机制砂中的粉体接触更充分，水分与粉体形成的浆体粘附在机制砂表面的效果更加，减少了机制砂颗粒的不规则性，降低了颗粒之间的空隙，进而提高了浆体的表观密度。
2.4 砂浆28d 抗压强度测试结果
砂浆试件的28d 抗压强度是反应试件力学性能的重要指标之一。测试时将湿拌砂浆拌合物装入边长为70.7mm 的立方体模具中，待24h 后拆模，然后在标准养护条件下养护至规定龄期再利用万能试验机进行测试便可得到试验结果。
本试验中各组砂浆的28d 抗压强度测试结果如图4 所示，图中结果显示砂浆试件28d 抗压强度的最小值出现在M1 组，其值为20MPa，而最大值则出现在M5 组，其值为25.8MPa。另一方面，观察图中结果也可发现随着机制砂含水率的增大，试件的28d 抗压强度呈现增大的变化趋势，这与砂浆密度测试结果随含水率的变化情况相类似，同样也可能是因为机制砂通过经过24h 的密封处理，含水率较大的组中水分与粉体形成的浆体与机制砂颗粒结合的效果更好，减少了颗粒之间的空隙，提高了试件的28d 抗压强度。
通过将机制砂设计成不同的含水率并进行24h 密封的预处理，然后按配合比进行制备湿拌砂浆，并测试湿拌砂浆的稠度、保水率、密度以及砂浆试件的28d 抗压强度，主要得到以下结论：
⑴当机制砂为绝干状态即含水率为0 时，砂浆的稠度最大，随着含水率的增大，砂浆的稠度呈现不同程度的减小。
⑵随着机制砂含水率的变化，砂浆的保水率并未有显著的变化趋势。
⑶当机制砂含水率从0 逐渐增大时，砂浆的密度和28d 抗压强度测试结果呈现逐渐增大的变化趋势。
⑷机制砂含水率在一定程度上能够提高或降低砂浆的性能，但对结果的影响并非很显著，因此在实际使用时只需先测试机制砂的含水率再进行配合比设计工作即可。
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