水泥粘土砂漿基本性能試驗(yàn)研究★

潘亮 賀新娟 呂明

0 引言

水泥砂漿作為一種重要的建筑材料在工程施工中有著廣泛應(yīng)用，但普通水泥砂漿中水泥用量大、不環(huán)保。以往研究者通過(guò)改變水灰比和引入粉煤灰、聚合物等對(duì)水泥砂漿進(jìn)行改性，取代率在20%左右［1］。改性砂漿的應(yīng)用降低了水泥用量，也同時(shí)保證了砂漿的施工效果，是工程材料研究的一個(gè)合理方向。陜西關(guān)中地區(qū)農(nóng)村有利用秸稈、粘土、水的拌合物作為砌筑粘結(jié)劑建造房屋的經(jīng)驗(yàn)，但是這種砌筑材料由于強(qiáng)度低，達(dá)不到現(xiàn)代施工要求而沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，逐漸淘汰消失。本文采用陜西關(guān)中地區(qū)隨處可就地取材的粘土取代水泥砂漿中的水泥，隨著取代率的提高，研究這種水泥粘土砂漿的密度、稠度及抗壓強(qiáng)度等基本性能，以期找到一種在保證砂漿施工效果的前提下，最大程度取代水泥的材料配合比［2］。具體以M10，M15強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿作為研究對(duì)象，以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法［3］測(cè)試水泥粘土砂漿在不同取代率下抗壓強(qiáng)度的變化。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料

1)水泥:陜西西安P.O32.5級(jí)水泥，初凝時(shí)間 210 min，終凝時(shí)間300 min。

2)砂子:選用普通建筑用的中砂，符合JGJ 52普通混凝土用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)要求。砂子的堆積密度為1 520 kg/m3。

3)粘土:選用陜西楊凌本地粘土，曬干碾磨成粉。

4)水:自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

砂漿試樣混合料采用人工拌合，并采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm砂漿試模成型，分別用粘土取代設(shè)計(jì)強(qiáng)度為M10，M15的砂漿中的水泥(取代比例依次為0%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%)，每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)下分別做10組實(shí)驗(yàn)，每個(gè)取代率為一組，每組三個(gè)試塊，取得強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的平均值為該組強(qiáng)度值。同時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)辦法測(cè)取每組粘土砂漿的稠度。試件拆模后在20℃ ±2℃養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期28 d［3］。砂漿抗壓強(qiáng)度測(cè)試按JGJ/T 70-2009建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

試件抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表如表1，表2所示。試件抗壓強(qiáng)度比變化如表3，表4所示。

表1 M10實(shí)驗(yàn)配比及試件抗壓強(qiáng)度 MPa

表2 M15實(shí)驗(yàn)配比及試件抗壓強(qiáng)度 MPa

表3 M10砂漿抗壓強(qiáng)度比的變化

表4 M15砂漿抗壓強(qiáng)度比的變化

為了更好地表示砂漿抗壓強(qiáng)度隨取代率的變化而變化的情況，采用相對(duì)抗壓強(qiáng)度P'=P/P0，即有取代試樣強(qiáng)度P對(duì)無(wú)取代試樣強(qiáng)度P0的變化。試驗(yàn)測(cè)得無(wú)取代時(shí)的基準(zhǔn)試樣抗壓強(qiáng)度為11.4 MPa和16.0 MPa。相對(duì)抗壓強(qiáng)度隨水泥取代率變化的曲線［4］如圖1，圖2所示。圖1反映出來(lái)的特點(diǎn)是:隨著取代率的增大，砂漿的相對(duì)抗壓強(qiáng)度有逐漸降低的趨勢(shì)。對(duì)于M10的砂漿，在取代率達(dá)到15%左右的時(shí)候可以達(dá)到抗壓強(qiáng)度的極大值。圖2反映出來(lái)的特點(diǎn)是:隨著取代率的增大，砂漿的相對(duì)抗壓強(qiáng)度有逐漸降低的趨勢(shì)。對(duì)于M15的砂漿，均在取代率達(dá)到20%左右的時(shí)候可以達(dá)到抗壓強(qiáng)度的極小值。

建筑施工中所用砂漿的另一個(gè)基本性能是稠度指標(biāo)，圖3，圖4反映了兩種粘土砂漿稠度隨取代率的變化曲線。圖3反映出來(lái)的特點(diǎn)是:對(duì)于M10砂漿，稠度在70 mm～90 mm的范圍內(nèi)變化，且隨著設(shè)計(jì)強(qiáng)度的增大，水泥粘土砂漿的稠度呈下降的趨勢(shì)。圖4反映出來(lái)的特點(diǎn)是:對(duì)于M15的砂漿，稠度在60 mm～80 mm的范圍內(nèi)變化，且隨著設(shè)計(jì)強(qiáng)度的增大，水泥粘土砂漿的稠度呈下降的趨勢(shì)。

2 結(jié)語(yǔ)

1)粘土取代水泥時(shí)，砂漿抗壓強(qiáng)度隨取代率的增大不斷減小，在15%左右時(shí)，砂漿的相對(duì)抗壓強(qiáng)度達(dá)到極值。在M15下，粘土取代水泥的30%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到10 MPa，可以推廣應(yīng)用;在M10下，粘土取代水泥的20%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到7.5 MPa，也可以推廣應(yīng)用，以往的砂漿用添加劑取代水泥也僅在20%，且添加劑對(duì)環(huán)境危害大。而用粘土這一天然材料取代水泥經(jīng)濟(jì)環(huán)保，推廣意義較大。

2)根據(jù)試驗(yàn)成果，水泥粘土砂漿的稠度范圍在60 mm～90 mm之間，說(shuō)明粘土使得砂漿的稠度增大，令砂漿在自重或外力的作用下的流動(dòng)性增大，從而使泵送過(guò)程、自密實(shí)、自成樁具備了良好的條件［5］。粘土對(duì)水泥砂漿中裂縫的粘結(jié)作用，提高了砂漿的密實(shí)性，從而使砂漿的抗壓強(qiáng)度和耐久性能均得到提高。

注:西北農(nóng)林科技大學(xué)的王曉文，劉顯澤，賀金三位同志也參與了試驗(yàn)，對(duì)本文做出很大貢獻(xiàn)。

［1］ 李寶佳，李國(guó)忠，寧 超，等.硅烷偶聯(lián)劑改性聚丙纖維水泥砂漿性能研究［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2010，15(12):50-51.

［2］ JGJ 98-2000，砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［3］ JGJ/T 70-2009，建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］ 朱 力.不同取代方式下粉煤灰對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響［J］.粉煤灰，2008，20(6):28-30.

［5］ 林 奇.水泥粘土砂漿咬合樁應(yīng)用研究［J］.福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，8(1):5-7.