机制砂细度模数对水泥基材料

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1、机制砂细度模数对水泥基材料流动性和强度的影响研究0引言随着我国经济建设的迅速发展，作为主要建筑原材料之的天然砂等骨料逐渐减少，甚 至有些地方的天然砂资源呈现枯竭状况，函需加强人工机制砂的开发与应用技术研究。机制砂与天然砂相比，其表面粗糙、多棱角，为了改善其品质，常需包含一部分粒径较 小的细颗粒（小于O.15mm颗粒），另外还需选择合适的颗粒组成。虽然有关机制砂混凝土的 相关研究已有较多报道，其在水泥砂浆、混凝土中的应用也已有较长的时间，而且在一些应 用机制砂较早的地区也出台了机制砂及其在水泥混凝土中应用的相关技术标准，但由于机制 砂技术参数的影响因素较多，包括母岩材质、生产工艺设备等，特别是机

2、制砂还具有较为显 著的地方特色，不同地区机制砂的应用技术现状还参差不齐。因此，有必要进一步结合地方 特色，就机制砂水泥混凝土相关技术开展研究。湖南郴州地区具有丰富的石灰石资源，且天然砂较为缺乏，木文利用石灰石碎石生产过 程留下的废弃颗粒开发出机制砂，结合计算机技术，适配出不同细度模数的机制砂，并通过 试验研究所生产机制砂细度模数对水泥砂浆、混凝土流动性、强度的影响规律，为该地区机 制砂在混凝土中的应用提供技术支持。1不同细度模数机制砂的适配为研究细度模数对水泥胶砂和混凝土工作性能的影响，采用方孔筛，将生产得到的机制 砂分级过筛，得到单一粒径的砂子，按照建筑用砂国家标准GB/T14684-200

3、1 ）中的要求，编 制相应的MATLAB程序，由程序控制选用不同细度模数的机制砂时各单一粒径砂子的比例。 同时，木文总结对比分析不同学者对机制砂中石粉含量的控制要求，将小于d5mm粒径的 细粉定义为石粉，统一调配各细度模数的机制砂中石粉含量均为6%。通过MATLAB程序 控制，分别得到细度模数为2.1,2.5, 2.9, 3.2, 3.6时的各级配粒径比例，如表1所不。表1不同细度模数机制砂的单一粒级各级粒径r（mm）的含站百分数（）4.752.36r4.751.18k2.360.6r1.180.3r0.60.15r0.30.152.10.54.44.720.44519.062.50.511.

4、69.918.045.18.96230321.518.020.017.01Z063,20.524.525.020.113.710.263.60.529535420 J355.46注：控制粒径大于4.75mm且小于9.75mm的单粒级配比例均为0.5%：2试验简介2.1原材料采用郴州良山镇玉山牌P.O 42.5水泥和P.C 32.5硅酸盐水泥，其中水泥胶砂使用P.O 42.5 水泥，配制C30混凝土时用P.C 32.5普通水泥。石灰石碎石作为粗骨料，由郴州市中大新型 建材厂生产，粒径为5-31.Smm连续级配碎石。机制砂由郴州市中大新型建材厂生产，由石 石岩尾矿破碎而成，其单粒级颗粒的压碎指标如

5、表2所不。拌合物为自来水。表2机制砂单粒级的压碎指标测试结果编号扎径(mm)压碎指标12.36-4.7515.721.18-2.3613.130.6-1.IS16.340.3-0.612.5注；Wft大压碎指标小T 20.0,按照t建筑用砂观范屈于1类込2.2试验设计试验设计了水泥砂浆和混凝土两系列配比，砂浆按照水泥胶砂试验设计试验，混凝土s 设计强度等级为C30，试验配比如表3和表4所不。表3水泥胶砂配合比g水泥(PO.42.5)标准砂或机制砂225450135(表4机制砂混凝土配合比kg/ms水泥(PO.32.5)机制砂石子1加61(II 1(水泥胶砂流动度测试采用跳桌试验方法，抗折、抗压

6、强度按GB/T 17671-1999水泥胶 砂强度检验方法(ISO法)规定的方法进行，试件尺寸为40mm x 40mm x 160mm。新拌混凝 土的工作性能通过测试坍落度、观察粘聚性等分析混凝土抗压强度试验按GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准规定进行测试，采用150mm x 150mm x 150mm试件。 3试验结果与分析3.1细度模数对胶砂工作性能的影响机制砂细度模数对水泥胶砂工作性能影响的实验结果如表5所不，从表5中的结果可以 看出，在所调查范围内，随着机制砂细度模数的增大，水泥胶砂流动度呈现先增加后又减少 的趋势变化，拌合物外观粘聚性也是呈现由差变好再变差的

7、趋势。其中当细度模数为2.1时, 拌合物显十涩，难以成型，流动性差;细度模数为2.5和3.6时，砂浆拌合物流动性有所好转; 细度模数为2.9和3.2时，水泥胶砂流动度同标准砂相当。这主要原因是当细度模数较低时, 粒径较小的颗粒比例较大，颗粒表面吸附的水增加，从而使浆体流动性变差细度模数增加 至一定程度，大小不同颗粒互相搭配，相互填充空隙，颗粒表面吸附的水量适中，颗粒堆积 效应能起到减少空隙，使体系中有更多的自由水，因而浆体拌合物流动性增加。表5机制砂细度模数对水泥胶砂工作性能的影响细度 模数标准砂2.12.525；.26流动度1餉115I2S145135135粘聚性良好差F涩)良好良好-蝦3.

8、2细度模数对胶砂强度的影响图1是用五种细度模数机制砂制作成的水泥胶砂不同龄期时的抗压、抗折强度测试结 果。从图1中的结果可知，就抗折强度而言，在所制作的6组试件中，采用标准砂制作的砂 浆试件在各龄期下的抗折强度最小，随着机制砂细度模数的增加，砂浆试件的抗折、抗压强 度呈现增加的趋势，当机制砂细度模数增加至2.9以后，砂浆抗折强度随机制砂细度模数增 大而不再显著增加;对于抗压强度，细度模数为2.1的机制砂砂浆强度值最低，细度模数为 2.5的机制砂砂浆与标准砂砂浆强度值基木相似，机制砂细度模数增加，对应砂浆抗压强度 值进一步呈现增加趋势。分析其原因表明，机制砂细度模数较小时，从表1中可知，其颗粒

9、主要由0.3-0.6mm的细颗粒组成;随着其细度模数增加，大于0.6mm的颗粒含量增加，砂在 砂浆体系中骨架作用增强，骨料相互之间的机械咬合力较大。砂浆工作性和强度测试结果表 明，机制砂细度模数在2.9-3.2之间，其制作的砂浆性能最优。旳工卫 * 一 EJnxQ匸- 一 standard sand2.5 2.911 T0 10I30T 160age/das(a)抗折强度 !ln(flvQ.LV00D1 Tr1 i 18 i 0102030405060agefdays(b)抗压强度图1机制砂细度模数对破浆抗折、抗压强度的影响33田度模数对混凝土工作性的影响以C30混凝土为基础，设计了不同细度模

10、数的混凝土，试验过程中除机制砂细度模数 变化外，其余各参数均保持不变，试验所得5组不同细度模数机制砂混凝土的工作性结果如 表6所不，试验测试了拌合物的坍落度，并观察了拌合物的粘聚性、保水性等。从表6中的结果可知，当机制砂细度模数为2.1时，拌合物几乎无坍落度，拌合物显十 涩、流动性极差;随着机制砂细度模数的增加，拌合物的坍落度逐渐增加，当机制砂细度模 数在2.9-3.2时，拌合物的坍落度最大，且拌合物外观良好，具有良好的粘聚性而机制砂细 度模数进一步增加，拌合物的坍落度呈下降趋势。显然，混凝土拌合物的工作性与浆体性质、 骨料性质以及浆体与骨料的相对体积含量有关，当其他条件保持不变，细骨料砂子)

11、的性质 对拌合物的工作性存在重要影响，砂子细度模数反映其组成颗粒的整体粗细程度，影响骨料 颗粒的比表面积和骨架体系的堆积空隙率。合适的骨料比表面积和较低的骨架体系的堆积空 隙率，需要填充空隙和包裹料表面的浆体数量就少，相同条件下骨料表面有更多的浆体，润 滑作用增强，对于机制砂而言，其表面棱角多，表面摩擦力较大，细度模数适中的机制砂, 越有利于改善拌合物的工作性。表6细度模数对机制砂混凝土工作性能的影响细度模数工12.5293.23.6坍落度 mm)105(SO40粘聚性差、F涩我良好良好-熾3.4细度模数对混凝土强度的影响不同细度模数机制砂配制的混凝土的抗压强度测试结果如图2所不。从图2中的结

12、果可知，在试验所测范围内，不同细度模数的混凝土抗压强度随龄期变化 呈现一致的增加趋势;然而，采用不同细度模数机制砂配制的混凝土，其抗压强度值并不相 同，细度模数最小的机制砂混凝土的抗压强度最低，随着机制砂细度模数增加，所配制的混 凝土的抗压强度值也随之有一定程度的增大，这与砂浆试件呈现相似的规律。V 1 j-1|FIF0102030图2细度模數对混凝土抗压强度的影响4结论为解决一些地区建筑原材料日益短缺的难题，促进机制砂在混凝土中应用技术发展，论 文对湖南郴州地区石灰石开采过程中废弃的尾屑加工制备成机制砂，基于机制砂细度模数对 水泥砂浆、混凝土工作性和强度的影响试验研究，可得到如下结论(1)

13、机制砂细度模数对水泥砂浆、混凝土的工作性和强度均存在显著的影响，随着机制 砂细度模数的适当增加，胶砂、混凝土的工作性和强度均得到不同程度的提高。采用合适细 度模数机制砂制作水泥胶砂，其胶砂流动度和胶砂试件的抗压、抗折强度可与标准砂胶砂试 件的相媲美。(2) 为了使得水泥砂浆、混凝土具有良好的工作性和合适的力学强度，机制砂的细度模 数宜选择在2.9-3.2之间。奥特龙机制砂砂浆稠化剂、产品简介由多种有机、无机保水增稠材料及阴离子表面活性剂等经高新技 术制成的机制砂砂浆专用的粉状复合添加剂。阴离子表面活性剂使水 泥、粉煤灰及石粉等粒子相互分散，充分包裹粗、细机制砂粒，使水 泥凝聚体包裹的游离水被释

14、放出来，促使其充分水化，增加砂浆强度。二、产品特性1、显著改善石粉较多时砂浆粘铲的状态，砂浆表面易于收平收光；2、砂浆与墙面粘接力好，明显降低砂浆的收缩变形，避免砂浆空鼓 和开裂现象；3、显著提高砂浆的保水率，保证砂浆足够的可操作时间；4、抗流挂性好，克服机制砂砂浆容重大易下坠的缺点，大幅度提高 抹灰效率；三、适用范围适用各种机制砂配制的各强度等级的抹灰砂浆、砌筑砂浆和地面 砂浆，机制砂中粗粒含量及石粉含量可适当放宽。四、参考用量普通抹灰和砌筑砂浆0.4%。一0.5%。，地面砂浆可根据需求调整。五、包装、贮存本品采用纸塑复合袋密封包装，25公斤/袋。本产品应贮存在通风，干燥的仓库内。有效期一年

15、。奥特龙湿拌砂浆稳塑剂、产品简介由多种有机、无机保水增稠材料及缓凝剂等经高新技术制成的湿 拌砂浆专用粉状复合添加剂。缓凝剂通过吸附和络合作用，使水泥凝 结时间大大延长，保证砂浆可操作时间达到12小时至24小时的特殊 功能。二、产品特性1、超强的保塑功能，砂浆可操作时间达到12小时至24小时。充分 满足湿拌砂浆需在工地长时间贮存的需求，有效保证在操作时间内抹 灰、喷涂的施工要求。2、砂浆与墙面粘接力好，明显降低砂浆的收缩变形，避免砂浆空鼓 和开裂现象；3、砂浆施工上墙后砂浆正常凝固硬化；4、和易性优、抗流挂性好，大幅度提高抹灰效率；三、适用范围适用人工砌筑、抹灰和机械喷涂的各强度等级湿拌砂浆。四、参考用量砂浆0.6%o-0.9%o（不含水）。五、包装、贮存本品采用纸塑复合袋密封包装，25公斤/袋。本产品应贮存在通风，干燥的仓库内。有效期一年。