機制砂含水率對濕拌砂漿工作性能及強度的影響

林建輝 王凱翀

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

隨著我國新型城市基礎設施的建設，天然砂用量消耗巨大，過度的開采對生態環境造成了極大的影響，目前天然砂已無法滿足市場日益增長的需求，而機制砂可利用各種廢棄資源，經機器適當清洗、篩分生產出具有完整級配的骨料，這提高了自然資源利用率的同時又解決了環境污染的問題，完全符合循環經濟和科學發展觀的要求。但是機制砂經過機器的破碎很可能對骨料產生一定細微的裂紋且其表面有較高的孔隙率而導致自然狀態下具有一定的含水量，本試驗模擬機制砂在不同含水量狀態下砂漿的性能差異。

1 試驗方案

1.1 試驗原材料

試驗材料包括42.5 級普通硅酸鹽水泥、機制砂、粉煤灰、聚羧酸高效減水劑和水，經測量水泥密度為3150kg/m3、化學組分如表1 所示，機制砂密度為2650kg/m3、細度模數為2.8、含粉量為1.0%，粉煤灰密度為2775kg/m3。

表1 水泥化學組分

1.2 配合比設計

試驗共設計7 組不同機制砂含水率的濕拌砂漿，其中M1 至M6 組濕拌砂漿中機制砂含水率從0 開始以2.5%的級差遞增至12.5%，M7 組機制砂含水率為最高含水率，其值為13.1%，此時在制備濕拌砂漿過程中無需再添加水，各組的具體配合比如表2 所示。

表2 濕拌砂漿試驗配比

1.3 機制砂配制

首先將機制砂置于干燥箱中，在105℃條件下干燥至恒重狀態，然后待冷卻至室溫后將機制砂大致分成7份，并測量每一份的質量，接著根據目標含水率稱取相對應的水的質量，將水加入到機制砂中，攪拌均勻后馬上裝到密封袋中靜置24h。

1.4 試驗方法

根據表2 中各組砂漿的配合比稱取原材料，然后倒入砂漿攪拌機中進行攪拌，按照JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》測試砂漿稠度、保水率、表觀密度和抗壓強度。

2 試驗結果與討論

2.1 砂漿稠度測試結果

砂漿的稠度可用于表示砂漿的流動性，通常是指濕拌砂漿漿體在自身重力或在外力的作用下能否容易發生流動行為的性能，其結果一般采用沉入量或稠度值的大小來表示，主要做法是在測量過程中觀察砂漿稠度測定儀中圓錐體沉入濕拌砂漿漿體深度的毫米數。一般情況下圓錐體沉入量越大，稠度值則越大，表示砂漿的流動性越好。

本試驗中各組的測試結果如圖1 所示，圖中結果顯示M1 組的稠度最大，這是因為M1 組中機制砂含水率為0，即機制砂處于絕干狀態，同時在本組中添加的附加水質量也最多，因此砂漿的稠度值最高。而其余各組中，隨著機制砂含水率的增加，添加的附加水質量也相應的減少，砂漿的稠度也出現不同程度的下降，這是因為在制備不同含水率的機制砂時，機制砂與不同的水量攪拌并密封了24h，這使得機制砂得到充分的浸濕，而在進行稠度試驗時這部分水無法完全釋放出來，同時由于添加的附加水質量下降，導致M2 至M6 各組的稠度測試結果出現不同程度的下降。

2.2 砂漿保水性測試結果

砂漿保水性是指砂漿保持水分的能力，保水性不良的砂漿在使用過程中容易出現泌水、流漿等情況，砂漿失水會導致其施工性能下降，嚴重時會造成砂漿中膠凝材料無法完全水化，降低了砂漿硬化體與基層之間界面過渡區的粘結能力，造成砂漿與基層的粘結強度等性能劣化，容易引發砂漿的開裂、脫落等現象。

本試驗中各組的保水率測試結果如圖2 所示，圖中結果清楚地顯示了各組砂漿的保水率測試結果相差不大，最大值為93.8%而最小值也達到了90.1%，表明不同機制砂含水率對于砂漿的保水率并未有明顯的影響。其中的原因是因為各組機制砂的含水率和附加水的質量雖然都不同，但是各組的實際水膠比均保持不變，即各組的實際用水量是一樣的，因此使得各組砂漿保水性的測試結果相差不大。

2.3 砂漿密度測試結果

濕拌砂漿拌合物的表觀密度表示每立方米砂漿拌合物中各組成材料的實際質量，試驗測量時將攪拌完成的濕拌砂漿裝入容積為1L 的容量筒中，然后再測量其質量即可推算出砂漿的密度。

本試驗中各組砂漿的表觀密度測試結果如圖3 所示，圖中結果清晰地顯示最大表觀密度測試結果出現在M7 組，其值為1860㎏/m3，而最小表觀密度測試結果出現在M1 組，其值為1800㎏/m3，兩者相差60㎏/m3，結果表明不同機制砂含水率對于濕拌砂漿拌合物的表觀密度影響不是很顯著。另一方面，圖中結果也顯現出砂漿表觀密度隨著機制砂含水率的增加而逐漸增加，但增幅較小，這可能是因為機制砂顆粒形貌不規則、棱角較多、含泥量較高，當含水率較高且經過24h 的密封處理，水分與機制砂中的粉體接觸更充分，水分與粉體形成的漿體粘附在機制砂表面的效果更加，減少了機制砂顆粒的不規則性，降低了顆粒之間的空隙，進而提高了漿體的表觀密度。

2.4 砂漿28d 抗壓強度測試結果

砂漿試件的28d 抗壓強度是反應試件力學性能的重要指標之一。測試時將濕拌砂漿拌合物裝入邊長為70.7mm 的立方體模具中，待24h 后拆模，然后在標準養護條件下養護至規定齡期再利用萬能試驗機進行測試便可得到試驗結果。

本試驗中各組砂漿的28d 抗壓強度測試結果如圖4 所示，圖中結果顯示砂漿試件28d 抗壓強度的最小值出現在M1 組，其值為20MPa，而最大值則出現在M5 組，其值為25.8MPa。另一方面，觀察圖中結果也可發現隨著機制砂含水率的增大，試件的28d 抗壓強度呈現增大的變化趨勢，這與砂漿密度測試結果隨含水率的變化情況相類似，同樣也可能是因為機制砂通過經過24h 的密封處理，含水率較大的組中水分與粉體形成的漿體與機制砂顆粒結合的效果更好，減少了顆粒之間的空隙，提高了試件的28d 抗壓強度。

3 結論

通過將機制砂設計成不同的含水率并進行24h 密封的預處理，然后按配合比進行制備濕拌砂漿，并測試濕拌砂漿的稠度、保水率、密度以及砂漿試件的28d 抗壓強度，主要得到以下結論：

⑴當機制砂為絕干狀態即含水率為0 時，砂漿的稠度最大，隨著含水率的增大，砂漿的稠度呈現不同程度的減小。

⑵隨著機制砂含水率的變化，砂漿的保水率并未有顯著的變化趨勢。

⑶當機制砂含水率從0 逐漸增大時，砂漿的密度和28d 抗壓強度測試結果呈現逐漸增大的變化趨勢。

⑷機制砂含水率在一定程度上能夠提高或降低砂漿的性能，但對結果的影響并非很顯著，因此在實際使用時只需先測試機制砂的含水率再進行配合比設計工作即可。