影响钙性黏结砂浆性能因素的试验研究
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第36卷第2期河南大学学报(自然科学版)Vol.36No.22006年6月JournalofHenanUniversity(NaturalScience)Jun.2006
影响钙性黏结砂浆性能因素的试验研究
王春阳
(平顶山工学院土木工程系,河南平顶山467000)
收稿日期:20060214基金项目:河南省科技攻关项目(0124150117)作者简介:王春阳(1965-),男,河南省舞阳县人,平顶山工学院副教授,主要从事建筑材料研究.Email:wangcy@hncj.edu.cn.摘要:通过对钙性黏结砂浆性能影响因素的试验研究,找出了配制钙性黏结砂浆的最佳灰砂比、水泥强度等级、配制工艺、养护制度为和沙子级配.关键词:黏结沙浆;灰沙比;级配;养护
中图分类号:TU578.1文献标识码:A文章编号:1003-4978(2006)02-0120-04
ExperimentalStudyonInfluenceFactorof
CalcicMortarsPerformance
WANGChunyang(CivilEngineeringandArchitecture,PingdingshanInstituteofTechnology,HenanPingdingshan467000,China)
Abstract:Throughexperimentontheinfluencefactorofcalcicmortarsperformance,wefindoutthebestcementcontrastminutestoneforcompounding,strengthofcement,configuationcraft,maintenancesystemandminutestonecementintensitygrading.Keywords:mortar;cementcontrastminutestone;maintenance;rankmix
随着墙体材料改革和节能建筑的发展,各种砌块和墙板在建筑中大量应用,节能建筑对外墙抗裂、抗渗
的要求也不断提高.作者研究配制一种性能优良的钙性黏结砂浆,使砂浆的和易性改善,黏结强度、耐水性、
抗裂性显著提高,抗冻性良好,柔韧性、抗裂性也得到大幅度提高.影响黏结砂浆性能的因素,除了水灰比和
灰砂比外还有聚合物的种类与掺量、砂子的细度模数与级配、水泥标号、配制工艺以及养护制度等.所有这些
因素都会影响到黏结砂浆的和易性、施工性及硬化后的力学性能.本文对钙性黏结砂浆性能的影响因素进行
了探讨研究.
1试验结果及分析
1.1灰砂比对黏结砂浆性能的影响
不同的灰砂比,对配制黏结砂浆的性能,尤其是力学性能会产生较大的影响[1].配制黏结砂浆,首先要保
证其具有良好的和易性.要做到这一点,就要保证砂浆具有足够的水泥浆体[2].水泥浆体的需求量取决于砂
子间空隙率的大小和总表面积的大小.较小的空隙率和较小的总表面积可以减少水泥浆体的需求量.对于空
隙率和表面积较大的砂集料,若水泥浆体数量不足,则拌合物的性能就难以保证[3].如果此时一味地增加水
泥用量,那么不但不经济,而且由于砂浆中不含粗骨料,水泥量过多会使砂浆收缩过大,从而可能导致开裂.
所以灰砂比是关系砂浆的技术经济性的重要指标.为此,我们进行了试验研究:采用渠河特细砂,加入5%的聚合物M,变化灰砂比,固定稠度,测定砂浆的折压比.结果见表1.王春阳:影响钙性黏结砂浆性能因素的试验研究121表1灰砂比对砂浆基本性能的影响
编号灰砂比聚灰比/%稠度/cm分层度/cm28d折压比28d黏结强度/MPa砂浆和易性2-110.556.31.20.2031.03差2-21156.30.60.2261.51好2-311.556.21.00.2271.31较好2-41256.41.50.2301.12较差2-512.556.32.00.2351.08差
从表1可以看到:1)并不是灰砂比越大黏结强度越高,灰砂比为10.5时,砂浆的黏结强度并不高,同
时其保水性也不好.这是因为砂浆中水泥过多水化需水量大,而砂浆的黏结强度并不高是因为砂浆早期收缩
大而导致砂浆与基层界面产生微裂缝.2)当灰砂比为11时,砂浆的分层度最小,保水性、和易性好,砂浆
的黏结强度达到1.51MPa,同时折压比为0.226,这说明砂浆不但黏结强度高而且柔性也好.所以,在后面
的试验中将采用11的灰砂比.
1.2砂的细度模数和级配对黏结砂浆性能的影响
为表述的方便,把同一粒径(以相邻两筛筛孔尺寸的平均值表示)的集料称作一个粒级(或分级).为降低砂子颗粒的空隙率,对其级配应考虑以下四个方面:1)粒径分布越广,即分级越多,空隙率越小;2)各个分级
颗粒的数量比例恰当;3)各分级粒径比在4~8范围内,空隙率下降最迅速;4)颗粒应堆积紧密,即尽可能达
到密排堆积.
表2是法国人瓦莱特提供的资料,说明了集料粒径比、分级数对集料空隙率的显著影响.表2集科级配与集料空隙率的关系%
分级数相邻粒径比D/d=8(间断级配)D/d=2(连续级配
)一个分级4545二个分级2540三个分级1135四个分级0.0632五个分级0.0331六个分级-30根据上述分析,可以看出试验采用的砂子的级配都不合理.但由于受到原材料的限制,其级配是无法改
变的,只能将不同来源砂子按不同比例进行混合,才有可能得到一个较合理的级配.为此,我们进行了试验研
究.将长江砂、渠河砂、咸阳砂按不同质量比进行混合,试验中基本配比为:m水泥m砂m聚合物Mm水=
100100542,结果见表3.
由表3可见:将不同级配的砂子按不同比例进行混合,得到具有较合理级配的混合细骨料,对所配制的
黏结砂浆的物理力学性能有所改善.与单独采用某种砂子配制的黏结砂浆相比,当简阳砂、长江砂、渠河砂按
质量比111混合时,所配制的黏结砂浆的分层度为1.1cm,保水性提高,同时砂浆的折压比达到0.242.由此表明,将咸阳砂、长江砂、渠河砂按质量比111混合,可以改善砂子的级配,显著的提高砂浆的和易
性.表3砂子级配对砂浆基本性能的影响
编号m咸m长m渠稠度/cm分层度/cm28d抗折/MPa折压比砂浆的和易性2-11116.01.18.800.242很好2-11216.21.58.453.228一般2-12116.3l.28.873.229较好2-11126.51.38.260.235较好
1.3不同强度等级水泥对黏结砂浆性能的影响
不同强度等级水泥对配制黏结砂浆的性能,尤其是力学性能会产生较大的影响.现采用425R,525R,
625R普通硅酸盐水泥进行对比试验,结果见表4.试验基本质量配比仍为:m水泥m砂子m聚合物Mm水=100100542.122河南大学学报(自然科学版),2006年,第36卷第2期
表4不同强度等级水泥对砂浆性能的影响
编号水泥稠度/cm分层度/cm14d抗压强度/MPa14d抗折强度/MPa14d折压比/MPa14d黏结强度/MP
a2-33PO.425R6.10.842.39.140.2161.582-34PO.525R6.00.943.19.070.2101.532-35PO.625R6.11.048.59.720.2001.56由表4中的试验结果可见,不同强度等级水泥对砂浆的和易性影响不大,对砂浆的力学性能影响较大,
但由于黏结砂浆对抗压和抗折强度的要求相对要低些,故从砂浆折压比和黏结强度的数值可以认为普通硅
酸盐425R水泥最适宜用于配制黏结砂浆.在后面的试验中将主要采用普通硅酸盐425R水泥.
1.4配制工艺为了获得低聚灰比高性价比的黏结砂浆,研究表明:在低聚合物掺量的条件下,聚合物裹砂工艺是一种
获得高性能/价格比的方法.本研究中我们采用了聚合物裹砂工艺.在搅拌过程中,先将砂子与聚合物搅拌均
匀,然后加入部分水进行搅拌,待砂子完全被聚合物包裹后,再将其余原材料、水全部加入搅拌,得到配制的
黏结砂浆.
裹砂配制工艺对砂浆性能的影响见表5.砂浆配合比为:m水泥m砂子m水m聚合物M=100100420.5.表5不同配制工艺对黏结砂浆性能的影响
工艺流程砂浆的性能稠度/cm分层度/cm吸水率/%软化系数28d黏结强度/MPa28d
折压比传统工艺6.30.83.20.831.630.225裹砂工艺6.30.62.10.882.100.246从表5中可以看出,传统工艺配制的砂浆的性能较差,裹砂工艺的总体效果明显较传统工艺的好.
1.5养护制度
在黏结砂浆中,水泥的水化需要潮湿的环境[4],而聚合物一般是通过失水凝聚成膜的,需要干燥的环境,
这是一对矛盾.因此,对黏结砂浆的养护,必须考虑既让水泥充分水化,又要保证聚合物能够干燥凝聚成膜,
从而提高砂浆的抗裂性与耐久性.为此,我们首先对由同一配合比(m水泥m渠河砂m水m聚合物M=100100425.0)成型的试件进行了九种不同养护制度试验:1)标准养护;2)水养;3)自然养护;4)先标准养护
7d,然后自然养护21d;5)水养7天,自养21天;6)自养7天,标养21天.试验结果见表6.表6不同养护制度对黏结砂浆力学性能的影响
养护制度黏结强度R28d/MPa相对强度/%折压比
标准养护0.861000.205水养0.941090.200自然养护1.221420.227标养7天,自养21天1.571830.233水养7天,自养21天l.551800.218自养7天,标养21天1.041210.227从表6中可以清楚地看出,对于黏结砂浆,先标准养护7d,然后自然养护2ld这一养护制度是最好的,
自然养护稍差,标准养护是最不适宜的.另外,我们对聚合物M掺量不同时的黏结砂浆进行了养护制度试
验.试验基本配合比为:m水泥m渠河砂m水=10010042.试验结果见表7.表7聚合物M掺量不同时砂浆的养护制度试验结果
编号聚合物掺量/%不同养护制度时,砂浆的黏结强度/MPa先标准养护7d,然后自然养护21d自然养护
标准养护2-3800.600.600.632-390.50.680.650.662-4010.760.720.712-4151.521.020.882-42101.921.530.96