石粉含量对砌体水泥砂浆
基本性能的影响
Changyong Lia, Na Liangb and Fenglan Lid
高校生态工程材料重点实验室培育基地
河南省华北水利水电学院，中国郑州
关键词：砌筑砂浆；水泥；石粉；替代率；水与粘合剂的比例；可操作性；强度
摘 要
研究砌体水泥砂浆的基本性能受石粉含量的影响。该砂浆的设计强度等级为M20，有三种混合比例，三种取代石粉比例。结果表明，部分石粉的不规则性影响砂浆的稠度和分层，但仍然可以提高砂浆的可塑性；石粉代替砂浆的水与胶粘剂的比例依次为5％，10％和15％，水与粘合剂的比例分别为1.0，0.9和0.8。不同比例的砂浆的抗压强度，砂浆与石粉的参考混合比例在实践中也得到了很多关注。
引言
砌筑砂浆是将砖块，混凝土块或石块粘合成一个整体的重要材料。该新砂浆的和易性会影响砖石的质量和粘结性能，硬化砂浆的强度将直接影响砌筑的强度结构体。鉴于传统砌筑砂浆具有脆性，低拉伸，低强度和收缩率大等缺点，加入外加剂，保水剂，石膏等措施可以获得更高的可加工性和砌筑砂浆强度。基于以前的研究，混凝土与原机砂制成的石粉混合，可以改善水泥砂浆的性能[1-3]，对此进行了一系列的实验研究探讨石粉替代水泥含量对砂浆的基本性能，水泥砂浆的抗裂性与收缩性能的关系，在相关论文[4]中指出了研究结果。
1实验设计
1.1原料特性
普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5，具有合格的稳定性，使用细度天然河砂和自来水，其性质列于表1和表2中。石粉是用粉碎的石灰石制成的机制沙子筛分而成的颗粒，尺寸小于0.075毫米。
表1水泥的物理和机械性能
|
级数 |
细度(%) |
标准稠度用水量(%) |
凝结时间(min) |
ft (MPa) |
fc (MPa) |
|||
|
初凝 |
终凝 |
3d |
28d |
3d |
28d |
|||
|
42.5 |
1.98 |
26.74 |
150 |
270 |
5.3 |
9.0 |
23.9 |
48.8 |
表2砂的物理性质
|
细度模数 |
表观密度 (kg/m3) |
堆积密度(kg/m3) |
含泥量 (%) |
|
2.86 |
1705 |
1383 |
2.34 |
1.2测试设计
试验主要研究了水泥掺入石粉对不同水胶比的砌筑水泥砂浆的和易性和强度的影响，其中粘结剂是指水泥和石粉。 粘合剂的含量保持恒定为322.5kg / m3，这是由于石粉均匀地替代水泥，分别具有5％，10％和15％的替代率。设计强度等级为M20，砂浆的混合比例为1（水泥）：4.5（砂）：1.0（水与粘合剂比），1：4.5：0.9和1：4.5：0.8 [5]，如表中所列3。
表3砌体砂的比例
|
样品种类 |
粘合剂 |
沙 |
水胶比 |
石粉比例 |
|
M10/M11/M12/M13 |
1 |
4.5 |
1.0 |
0/ 5%/ 10%/ 15% |
|
M20/M21/M22/M23 |
1 |
4.5 |
0.9 |
0/ 5%/ 10%/ 15% |
|
M30/M31/M32/M33 |
1 |
4.5 |
0.8 |
0/ 5%/ 10%/ 15% |
1.3测试方法
测试符合JGJ / T70-2009 [6]中规定的标准方法。该方法通过砂浆稠度设备和分层测量砂浆的稠度，用模具铸造尺寸为40 mmtimes;40 mmtimes;160 mm的样品并进行测试弯曲和抗压强度。所有样品在24小时后脱模并放置在测试前的标准固化室28天。
1.4测试结果分析
1.4.1砂浆的可加工性
图1显示了由稠度表示的可加工性的变化并以石粉替代比例分层砂浆，具有砂浆的流动性，分层特征是保水性。分层值越小，流动性越大；分层值越大，保水性越低。
可以看出，无石粉的砂浆的稠度和分层值降低随着水与粘合剂比例的降低，这很容易理解，与减少水泥浆的用量有关。在这种情况下，砂浆缺乏流动性，降低了包裹砂粒后的水泥浆保水性能，水与水泥结合导致砂浆增加。
不同水与粘合剂比例的砂浆的稠度随着混合石粉的变化而趋于不同的变化，稠度降低，也就是说，掺入石粉会降低砂浆的流动性。影响因素一般倾向于石粉的颗粒形状和大小，石材的不规则几何形状，粉末会降低其流动能力，并且细粒度大，吸收更多的水分表面[3，7]。
在试验结果中，这些是在砂浆中用较多的水与粘合剂形成的。考虑到砌筑砂浆的稠度值通常适用于50毫米至90毫米[5]，将砂浆(1.0水与粘合剂比例)的较大稠度调整为适当的范围，而部分水泥同样掺入石粉，砂浆(0.9水与粘合剂的比例)受到影响，但仍在合适的范围内,砂浆(0.8水与粘合剂比率)的稠度略微降低。因此，通过调整石粉含量，可以提高流动性。
不同水与粘合剂比例的砂浆的分层也受到石材的不规则性影响，砂浆分层水与粘合剂的比例较大时影响明显。考虑到砂浆分层值通常最适合在30毫米[5]中，将具有1.0或0.9的水与粘合剂比例的砂浆分层调整到合适的石粉掺量范围，略微降低或增加。一般来说，保水砂浆的性质都比较好。
最重要的是，部分水泥同样被石粉取代，使砂浆更好可操作性。
图1新砂浆加工性与石粉替代率的变化
1.4.2砂浆的优点
图2显示了抗压强度和弯曲强度的变化、砂浆比例和石粉的掺入量之间的关系。具有1.0水与粘结剂比例的砂浆的弯曲强度变化范围为 14％至-10％，压缩强度范围为 26％至-15％，，含有0.8和0.9水与粘合剂比的砂浆中弯曲和抗压强度最低。
然而，砂浆的最大抗压强度似乎与不同水和石粉替代率的粘结剂比例一致。具体地说，可以采用替代率5％，10％和15％的水泥，分别对应1.0％，0.9％和0.8％的水与粘合剂比，这一因素可能与不同水—粘结剂比例的砂浆微观结构和水泥水化产生的填充毛孔，吸水和晶体形成等现象有关。
图2砂浆强度随石粉替代率的变化
同时，砂浆的抗弯强度与抗压强度之比代表了在砂浆和砌块界面处承受不均匀荷载的砂浆的特性。可以看出，1.0水与粘合剂比率的比例的砂浆这个比例较低，但0.9或0.8水与粘合剂比率的砂浆可以达到较大的比例。
1.4.3最佳水灰比和聚丙烯纤维含量
就测试结果而言，部分水泥同样被石粉取代，可以调节新砂浆的可加工性使其达到理想状态，掺入5％，10％和15％的石粉，具有1.0，0.9和0.8水与粘合剂的比例的砂浆的抗压强度基本达到了M20水平，但1.0水与粘合剂比例的砂浆的弯曲与抗压强度比较低，。因此，石粉水泥的最佳替代率为10％和15％，水与粘合剂的比例分别对应0.9和0.8。根据这个比例设计强度等级为M20的石粉砂浆可用于施工工程。
2结论
测试并分析有或没有石粉的砖石灰浆的基本性能。测试结果表明，砂浆的稠度和分层值随用石粉代替水泥的比例的变化而变化，但所有测试的砂浆都具有良好的可加工性。该不同水灰比的砂浆的抗弯强度也随着替代率的不规则变化而变化，具有5％，10％和15％的石粉且为1.0,0.9和0.8水—粘合剂比的水泥，设计强度等级可以达到M20。
3致谢
该研究得到了郑州市科技领袖筹集计划的支持。
4参考文献
[1]F.Li,Q.Zhu and Y.Xu:Concrete No.2 (2010),p84-86.
[2]F.Li,Q.Zhu and K.Gao:Water Power No.5(2010),p79-81.
[3]F.Li and Q.Zhu: Advanced Materials Research Vol.152-153(2011), p1176-1179.
[4]N.Liang, X.Zhang, L.Sun and F.Li: submitted to Concrete(2011).
[5]JGJ98-2000: Specification for Mix Proportion Design of Masonry Mortar (China Building Industry Press,2000).
[6]JGJ/T70-2009: Standard of Test Method for Basic Properties of Building Mortar(China Building Industry Press,2009).
[7]S. Liu and P.Yan: Journal of the Chinese Ceramic Society No.1 (2008), p69-72.
[8]J. Hong and L.Jiang: Journal of Highway and Transportation Research and Development,No.11 (2005),p84-88.
石粉对原始机制砂性能和水泥砂浆
强度的影响
Xiaoyan Zhanga, Qiuyan Sunb and Fenglan Lia
华北水利水电学院河南郑州450011，中国
关键词：原机制砂；颗粒特征；细度模数；分级曲线；细度分布；密度；水泥砂浆；强度；石粉
摘 要
通过系列试验，研究了原始机制砂砾的性能，如颗粒特征，细度模数，分级密度，空隙率和MB值以及石粉的细度分布、含量的影响。研究了石粉对砂的性能和水泥砂浆强度的影响。其中一些有助于解释混有原始机制砂的混凝土的特殊性能。
引 言
在前人的实验研究基础上，原机砂的性质和石粉含量对新拌混凝土的和易性和硬化混凝土的性能有不同的影响[1-6]。 因此，进行系列试验研究原始机制砂石粉的固有性质，以及石粉含量对砂土性能和水泥砂浆强度的影响，主要结果如下：
1实验制备及工艺
1.1原料
原机制砂是在大规模制造领域中由砾石制成的最终产品砂。石粉是尺寸小于75mu;m的颗粒。选取42.5级普通硅酸盐水泥，标准砂和自来水来测试水泥砂浆的强度。
1.2测试内容
试验包括砂的特征，分级，密度，孔隙率和MB值及其受石粉含量影响的变化，石粉的细度分布以及受石粉含量影响的水泥砂浆的抗弯强度。
1.3测试方法
砂的筛分，密度，孔隙率和MB值以及砂中石粉含量的测试方法符合现行标准的规范[7]。通过LS13-320激光衍射细度分析仪测量石粉的细度分布。 根据标准方法[8]测试水泥砂浆的强度。
2测试结果分析
2.1砂的颗粒特征
图1显示了天然砂和原机砂的图片，可以看出天然砂为红黄色，圆形和平面较大的颗粒，淤泥含量较高;；原机制砂为灰色，多边形颗粒状，表面粗糙，边缘粗糙，石粉含量较高。
颗粒特征的特征由棱角、长宽比和饱和度三个指标来描述。棱角表示了颗粒边角的尖锐程度，长宽比用于评价颗粒是否为针状，饱和度是颗粒凸起与颗粒表面光滑程度相关的量度。与天然砂相比，原始机制砂的边角和长宽比更大，并且
含有更多的针状颗粒。然而，由于长期磨损使得天然砂具有光滑的表面，天然砂的饱和度较大。
图1天然砂（左）和原机砂（右）的外观图
一般来说，原机砂的颗粒特征使颗粒间的机械啮合力较大，有利于砂与水泥的粘结，但对新拌混凝土的流动性不利。
2.2砂粒分级
在对颗粒复合材料进行统计分析的基础上，由于天然砂属于中砂，在分级中上下两级具有理想的分级曲线；原始机制砂属
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资料编号：[989]
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