砂子含泥量对砌筑粘结砂浆性能影响的研究

砂子含泥量对砌筑粘结砂浆性能影响的研究李俊文北京京城久筑建筑材料有限公司摘要：本文主要研究了在干混砂浆的生产制备中，砂子含泥量的多少对砌筑粘结砂浆各项性能的影响，控制砂子含泥量从0%到20%之间，试验检测砂浆的用水量、保水率、凝结时间、抗压强度、拉伸粘结强度、化学收缩，抗冻性等各项指标的变化，为干混砌筑粘接砂浆的生产与应用提供一些技术参考。关键词：砌筑粘结砂浆、含泥量、保水率、拉伸粘结强度1、前言随着建筑技术的发展，传统的墙体砌块由于对资源的浪费、环境的破坏，已逐步被市场淘汰，目前，北京市建设工程中普遍使用的墙体砌筑材料有加气混凝土砌块、连锁砌块、轻集料砌块等，这些砌筑材料，如果仍继续使用传统的砌筑砂浆，将导致保水性差、施工困难，从而造成砂浆与砌块之间粘结不牢固，影响砌体的质量及建筑物的寿命，这就需要使用专用砌筑粘结砂浆。专用砌筑粘结砂浆对砂子的粒径及级配有较高的要求，如果使用天然中砂筛分，将造成生产的不便及资源的浪费，为了合理的应用资源，提高生产效率，引入天然细砂进行砌筑粘结砂浆的生产，由于天然细砂的含泥量经常偏高，达10%左右，可能会对砂浆的性能带来不利的影响，本文拟针对天然砂的实际情况，模拟含泥量的不同，测试砂浆各项性能指标的变化，为生产应用提供相应的指导。2、原材料与试验方法2.1原材料原材料选用公司日常生产使用的常规材料，各项性能指标满足国家及行业标准的相关要求，为保证试验的准确性，提前把砂子清洗干净并烘干，再从烘干线中取出0.075mm以下的泥，复配到砂子中进行试验。水泥：宇峰p.o42.5掺合料：天津II级粉煤灰砂子：0.63mm洁净干砂+0.075mm以下的泥沙添加剂：羟丙基甲基纤维素HPMC（宝辰化学）2.2主要试验方法每个配合比，按12kg为一盘进行混合，待混合均匀后加水搅拌，用水量以砂浆稠度为60-80mm时的用水量为准，测试稠度符合时再进行相关的砂浆性能试验，各项试验的试验方法依据JGJ/T70-2009“建筑砂浆基本性能试验方法标准”规定的检测方法进行。2.3配合比设计以M5强度等级为基准，通过从低到高掺加0.075mm以下的泥沙配平来调整配合比，为了使试验的结果更有可对比性，设计的配合比没有按照生产的实际配合比进行试验，因为生产配合比的纤维素醚的掺量较高（每吨砂浆一千克左右），做出的保水率数值基本都在99%以上，很难看出含泥量的大小对各项性能的影响，所以试验中降低了纤维素醚的用量，且同时也适当降低了胶凝材料的用量，这样，各项性能指标的差别就相对比较容易的区分体现出来，配合比设计如下列表：编号水泥粉煤灰砂0.63砂0.075HPMC0.075掺量1-11308079000.30%1-213080774160.32%1-313080758320.34%1-413080743470.36%1-513080727630.38%1-613080711790.310%1-713080695950.312%1-8130806791110.314%1-9130806641260.316%1-10130806481420.318%1-11130806321580.320%3、试验结果与分析3.1物理性能编号用水量保水率拌合物密度凝结时间1-12109717857h30min1-22159618057h45min1-32139718708h10min1-42139618257h50min1-52169818309h1-62189818508h35min1-72209518608h10min1-82259919157h55min1-92359919207h50min1-102409819158h50min1-112459819208h30min注：为保证试验结果的可对比性，都把砂浆试验样品的稠度调整控制在60~80mm之间，再来检测其它性能。从试验结果可以看出来，随着干混砂浆中含泥量的增高，拌合物的用水量呈上升趋势，特别是含泥量超过16%以后，用水量增长较大；另外，拌合物的密度也呈现一种逐步加大的趋势，原因是由于含泥量的提高，同样稠度的砂浆拌合物需要更多的水来拌合，也导致拌合物相对更粘，从而密度提高；凝结时间从试验结果数据上看，受含泥量的影响较小，当含泥量超过14%以上时，排除试验误差的影响，凝结时间稍有延长；对保水率的影响，随着砂子含泥量的提高，对保水率似乎还有一点点的促进作用。3.2力学性能、耐久性指标编号抗压强度Mpa14d拉伸粘结强度Mpa28d收缩率25次冻融试验7天28天质量损失率强度损失率1-18.115.80.390.10%0.5%7.5%1-28.015.50.330.10%0.4%7.8%1-37.714.90.330.12%0.7%8.5%1-47.514.60.300.14&0.8%10.2%1-56.413.30.280.12%0.8%11.4%1-66.413.10.270.15%0.9%14.2%1-76.213.20.260.16%1.1%18.1%1-86.112.50.180.18%1.0%16.8%1-95.912.10.160.20%1.2%22.1%1-105.912.30.150.22%1.4%22.2%1-115.611.60.100.23%1.5%25.3%含泥量对抗压强度的影响：从表格中的数据值可以看出，随着砂子中含泥量值的升高，砂浆抗压强度值有明显的降低，不管是早期强度，抑或是后期强度，均有不同程度的下降，从含泥量为零到含泥量20%，7天强度值下降了近31%，28天强度值下降了27%，说明含泥量对砂浆强度的影响是明显的。这是由于含泥量的升高，导致了干混砂浆达到标准稠度时的用水量提高，从而改变了砂浆中的水灰比，同时砂的表面被粘土包裹，阻碍了骨料与水泥颗粒之间的粘结水化，最终降低了砂浆的强度。但是，尽管强度降低的幅度较大，但强度值依然满足标准规范的要求，这是由于抗压强度不是砌筑粘结砂浆最重要的控制指标，所以设计时富余的系数相对较大。含泥量对拉伸粘结强度的影响：虽然在GB25181中没有对砌筑粘结砂浆的14d拉伸粘结强度做出明确的指标要求，但在北京市地方标准DB11/T696中却有明确的要求，要求14d拉伸粘结强度不小于0.20Mpa，所以本次试验设计中重点检测了拉伸粘结强度这一指标。从试验的数据结果中可看出，含泥量的大小对拉伸粘结强度的影响是非常大的，强度值从0.39Mpa下降到0.10Mpa，下降幅度达到了近80%。强度降低的原因主要有两方面：一是随着含泥量的增加，体系中的粘土降低了骨料与水泥浆体的粘结力，另一方面是由于粘土的大量存在，阻断和削弱了纤维素醚高分子长链对体系所提供的粘结力，从而导致拉伸粘结强度值的大幅度下降。含泥量对收缩率的影响：28d的收缩率值，GB25181中也未明确要求，也是在北京市地方标准DB11/T696中要求不大于0.15%，通过试验数据可看出，随着含泥量的升高，砂浆28d的收缩率逐步提高，这是由于含泥量的提高，导致非水化用水的用水量增加，当砂浆凝结硬化时，体积收缩变化较大，导致收缩值加大。含泥量对耐久性的影响：本次试验对耐久性指标的检测，由于试验条件的限制，仅能通过砂浆试块的质量损失率及强度损失率来检测抗冻性，从而通过这一指标简单评价一下对耐久性的影响。通过25次的冻融循环试验，各含泥量的砂浆试块的质量损失率均小于5%的标准要求，强度损失率也基本在25%的标准要求范围内，但是从数据结果上也能明显看出，随着含泥量的升高，质量损失率和强度损失率是逐步增加的，说明耐久性指标下降了。这是由于砂浆体系中随着含泥量的提高，导致硬化后的试块有较多的质量缺陷，同时强度及密度性都有不同程度的下降，不能很好地抵制冻融循环带来的破坏，从而导致抗冻性能下降。4、结论通过本项试验研究可以看出，含泥量的大小对砌筑粘结砂浆的各项性能指标均有不同程度的影响，但是，我们可以在质量可控制的范围内加于充分利用，在节约资源的同时又降低了生产成本，保证了砂浆的质量。当砂子中的含泥量不超过10%的时候，各项性能指标下降的幅度都不大，仅仅牺牲了一些不必要的富余指标系数，可为我们干粉砂浆的原材料使用扩大了材料应用范围，同时也降低了生产过程中不必要的控制程序，提高了生产效率，为绿色节能开辟了一条新的思路。