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采用特細(xì)砂作為細(xì)骨料配制水泥砌筑砂漿，探求其質(zhì)量是否能 滿足工程建設(shè)要求。通過試驗(yàn)研究了灰砂比、水泥用量、周水量 、砂子用量等因素對(duì)特細(xì)砂砂漿性能的影響 ，并對(duì)砌筑砂漿配合 比進(jìn)行 了設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：用特細(xì)砂配制的砂漿 7、28d抗壓強(qiáng)度 比用中砂配制的砂漿 的強(qiáng)度小。灰砂 比為 1：2.8和 1：3.2時(shí)，P.S42.5水泥配制的砂漿的抗壓強(qiáng)度大于P.S32.5水泥配制的砂漿。砂漿強(qiáng)度與灰砂比密切相關(guān)，灰砂比是衡量砂 漿強(qiáng)度的一個(gè)計(jì) 算變量。粉煤灰摻 量在30%以內(nèi)，砂漿的抗壓強(qiáng)度都 比不摻粉煤灰時(shí)有所增大，摻量為10%的砂漿抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)的速率最快 ，其抗壓強(qiáng)度也最大。
砂是一種重要的建筑工程材料 ，主要應(yīng)用于配制建筑用混凝土 ，特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)一般小于=0.15，平均粒徑小于0.25mm，目前 國(guó) 內(nèi) 的一些工程 實(shí)例證明了其在工程上的應(yīng)用價(jià)值。砂漿是由膠凝材料 (水泥 、石灰 、黏土等 )、細(xì) 骨料 (砂 )、摻和料和水按適當(dāng)?shù)谋壤渲贫傻?，廣泛用于堤壩 、護(hù)坡 、橋涵及房屋建筑等磚石結(jié)構(gòu)物的砌 筑 ，還可用于結(jié)構(gòu)物表面的抹面等 ，起著黏結(jié) 、襯 墊和 傳遞 應(yīng)力 的作用 。采用 特細(xì)砂配制水泥砌筑砂漿 ，應(yīng)滿足《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ/1、98—2010)規(guī) 定的和易性 、強(qiáng)度等級(jí)及黏結(jié)力 。
01
特細(xì)砂砂漿相關(guān)性能研究
1.1 砂的種類對(duì)砂漿性能的影響
在保證稠度為 7.5cm左右時(shí) ，采用 P.S32.5普通硅酸鹽水泥、灰砂比為 1：3.2與 1：2.8配制砂漿 ，研究砂的種類對(duì)砂漿物理 、力學(xué)性能的影響 ，試驗(yàn)結(jié) 果見表1。
由表1可以看出，當(dāng)稠度控制在規(guī)定范圍內(nèi)、灰砂比相同時(shí)，特細(xì)砂需水量較大 ，原因是特細(xì)砂的顆粒較細(xì)，總表面積較大 ，則砂漿中需要包裹砂粒表面的水泥漿較多 ，需水量就大，而濕容重較小，質(zhì)量較輕 。特細(xì)砂表面光滑 ，容易 流動(dòng) ，中砂顆粒較大 ，體積收縮較小 ，特細(xì)砂的分層度較大。用特 細(xì)砂配制的砂漿 7、28d抗壓強(qiáng)度比用中砂配制的砂漿的強(qiáng)度小 。原因是天然特細(xì)砂顆粒細(xì) ，表面相對(duì)光滑，所配制的砂漿流動(dòng)性較好，但砂漿強(qiáng)度低 ;而中砂表面粗糙 ，所拌砂漿流動(dòng)性差 ，表面棱角較多，活性較高 ，與水泥在界面上黏結(jié)強(qiáng)度高，從而砂漿強(qiáng)度高。
中砂砂漿強(qiáng)度由7d到28d增長(zhǎng)的速度要比特細(xì)砂砂漿快，原因是特細(xì)砂粒徑較細(xì)，級(jí)配單一，骨架支撐作用較弱，拌和物受力較差;在相同的養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，特細(xì)砂砂漿和中砂砂漿強(qiáng)度均有較 大幅度 的增長(zhǎng) 。
1.2 水泥種類對(duì)砂漿性能的影響
水泥等級(jí)對(duì)砂漿性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。在保證稠度為7.5cm左右，相同試驗(yàn)條件下，研究不同種類的水泥對(duì)特細(xì)砂砂漿物理 、力學(xué)性能的影響 ，試驗(yàn)結(jié)果見表 2。
由表2可以看出，由 P.S32.5水泥配制的砂漿需水量較大，質(zhì)量較重，水泥種類對(duì)分層度影響不大。P.S42.5水泥配制的砂漿 7、28d抗壓強(qiáng)度大于 P.S32.5水泥配制的砂漿，這表明，水泥等級(jí)越高 ，其在早期水化消耗的水量相應(yīng)越多，早期水化產(chǎn)物增多 ，促使早期強(qiáng)度提高。同時(shí)，從兩種水泥配制砂漿時(shí)的成型效果上來看 ，P.S42.5水泥配制的砂漿收縮率較大。高強(qiáng)度的水泥提高了水泥的細(xì)度 ，水泥越細(xì) ，比表面積越大，水泥砂漿的收縮率越大。在灰砂比相同時(shí) ，用 P.S42.5水泥配制的砂漿強(qiáng)度較高，其7d到28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快。
1.3 灰砂比對(duì)砂漿物理性能及強(qiáng)度的影響
灰砂比對(duì)特細(xì)砂砂漿的力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響 。配制的特細(xì)砂砂漿 ，首先要保證其達(dá)到強(qiáng)度要求與施工性能 。水泥漿體的需求量取決于砂子間的孔隙率和砂子總表面積的大小 ，降低砂子孔隙率和總表面積可以減少水泥漿量。若灰砂比過小 ，水泥漿體數(shù)量不足 ，則砂漿拌和物的性能難以保證 ;若灰砂比過大 ，將導(dǎo)致砂漿收縮大，易開裂 。因此 ，灰砂比是關(guān)系到砂漿技術(shù)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)很重要的指標(biāo) ?；疑氨葘?duì)特細(xì)砂砂漿物理 、力學(xué)性能的影響見表3。
由表3可知 ：隨著灰砂比的增大，水灰比明顯減小，濕容重呈現(xiàn)增大的趨勢(shì) ，抗 壓強(qiáng) 度增 大。原因是隨著灰砂比的增大 ，單位體積砂漿中水泥漿體量增加 ，包 裹細(xì)骨料的量增加，從而砂漿的抗壓強(qiáng)度增大。隨著灰砂比的逐漸增大 ，為了保 持砂漿稠度不變 ，砂漿的用水量逐漸減少 ，而用水量減少也同時(shí)使砂漿的分層度逐漸減小 ，當(dāng)灰砂比為1：3.69時(shí) ，砂漿的分層度為3Gm，此時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的泌水離析現(xiàn)象 ，砂漿的和易性不佳 ，因此在實(shí)際施工中應(yīng)考慮灰比過小帶來的不良影響 。在稠度基本不變的情況下，砂漿的濕容重隨著灰砂比的增大逐漸提高 。隨著灰砂比的增大 ，砂漿的抗壓強(qiáng)度逐漸提高 。在砂漿稠度基本不變的前提下 ，在配制過程中可以看到隨著灰砂比的增大 ，砂漿28d干縮是逐漸減小的雖然水泥用量增大 ，砂漿的干縮理應(yīng)逐漸增大 ，但用水量減小，砂漿的干縮逐漸減小 ，在兩者綜合影響下 ，最終仍然是用水量的影響占主導(dǎo)地位 。
1.4 粉煤灰摻量對(duì)砂漿性能的影響
砂漿中用粉煤灰等量取代水泥 ，粉煤灰活性較低，砂漿早期及28d齡期強(qiáng)度降低 ，隨著齡期的延長(zhǎng)，摻粉煤灰的砂漿強(qiáng)度可逐步趕上不摻粉煤灰 的砂漿強(qiáng)度 。砂 漿內(nèi)水泥用量減少，則減少了砂漿發(fā)熱量，可以改善和易性，提高抗?jié)B性 ，故砂漿中用粉煤灰等量取代水泥的方法常用于大體積砂漿 。砂漿中摻入粉煤灰時(shí) ，常與減水劑 、引氣劑或阻銹劑同時(shí)摻用 ，稱為雙摻技術(shù) 。減水劑可以克服某些粉煤灰增大砂漿需水量的缺 點(diǎn) ;引氣劑可以解決粉煤 灰砂 漿抗 凍性 能較 差的 問題 ;阻銹劑可以改善粉煤灰砂漿抗碳化性能 ，防止鋼筋銹蝕 。對(duì)粉煤灰等量取代 水泥(最大取代 率 30% )的砂漿進(jìn)行了配制與對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)定了粉煤灰對(duì)水泥砂漿的影響規(guī)律 ，作出了相應(yīng)的影響曲線，并確定了其在砂漿中的合理摻量 。粉煤灰摻量對(duì)砂漿物理性能及強(qiáng)度的影響見表4。
由表4可知 ：在砂漿稠度值控制在 7.5em 時(shí) ，隨粉煤灰摻量的增加 ，水灰比下降 。在砂漿中摻入粉煤灰后 ，砂漿的分層度隨著粉煤灰摻量的增加逐漸增大 ，但是變化不大。在砂漿中摻入粉煤灰 ，砂漿的濕容重總體上減 小 ，但是減小的幅度 不大 。當(dāng)灰砂比控制在 1：2.8、粉煤灰摻量為 10% 以下時(shí) ，砂漿的28d抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰摻量的增加而增大;在摻量為10%時(shí)出現(xiàn)了最大值 ，然后減小;在摻量為15%時(shí)，強(qiáng)度值又跌人谷底 ;摻量在20%時(shí)，強(qiáng)度值出現(xiàn)了峰值，然后減小;在摻量為 30%時(shí)和沒有摻粉煤灰的砂漿強(qiáng)度相同?？傮w來說摻量在30%以內(nèi)，抗壓強(qiáng)度都有所增大。在砂漿配制過程中，可以觀察到，隨著粉煤灰摻量的增加 ，砂漿的收縮總體上來看是逐漸減小的，砂漿早期收縮較大 、強(qiáng)度低 ，后期 收縮速率變慢 ，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。摻有粉煤灰的砂漿比不摻粉煤灰的砂漿抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)的速率快，摻量為10%的砂漿抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)的速率最快，其抗壓強(qiáng)度也最大 ，因此等量摻粉煤灰時(shí)，摻量在10%左右是合理經(jīng)濟(jì)的 。
02
特細(xì)砂砌筑砂漿配合比試驗(yàn)結(jié)果分析
砂漿按用途可分為砌筑砂漿 、抹面砂漿 、防水砂漿等 ，這里對(duì)采用特細(xì)砂配制的砌筑砂漿的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì) 。砌筑砂漿強(qiáng)度的高低 、性能的優(yōu)劣 ，是影 響砂漿質(zhì)量的重要因素。因此，如何正確計(jì)算砂漿的強(qiáng)度和設(shè)計(jì)其配合比，成為建筑工程界研究的一個(gè)課題 。濕容重及7、28d抗壓強(qiáng)度描述統(tǒng)計(jì)量見表 5，表5是通過SPSS軟件對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算所得 。
由表3的試驗(yàn)結(jié)果和表5的計(jì)算分析可以看出，稠度控制在7.5cm、灰砂比為 1：1、水灰比為0.45時(shí) ，7d抗壓強(qiáng)度為16.00MPa，28d抗壓強(qiáng)度為 26.00MPa，出現(xiàn)了極大值 ，滿足工程對(duì)砂漿質(zhì)量與和易性的要求 。7d強(qiáng)度 、28d強(qiáng)度 、灰砂比、水灰比和濕容重各因素兩兩之間的相關(guān)性見表6。表 6由兩部分組成 ，上部分表示影響7、28d抗壓強(qiáng)度的各個(gè)因素之間簡(jiǎn)單的相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)不一定準(zhǔn)確?？梢钥吹?，濕容重與7、28d抗壓強(qiáng)度的顯著性都大于0.05，沒有必然的相關(guān)性，因此應(yīng)該進(jìn)行以濕容重為控制變量 的偏相關(guān)分析 。由表6下部分可以看到 ，水灰比與28、7d抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)概率都大于0.05，也沒有必然的相關(guān)關(guān)系 。而灰砂比與抗壓強(qiáng)度的相關(guān)概率都為0，小于0.01，為極顯著，有必然的相關(guān)關(guān)系 。
為探討水灰比、濕容重 、灰砂比與28d抗壓強(qiáng)度是否存在線性相關(guān) ，進(jìn)行方差分析 (差異性顯著的檢驗(yàn)值P一般與0.05或0.01比較，若小于0.05或者 0.01則表示差異顯 著 )。通過逐步最優(yōu)方程檢驗(yàn) ，引入預(yù)測(cè)變量灰砂比時(shí) ，相關(guān)性概率 P=0，結(jié)果顯示28d抗壓強(qiáng)度依灰砂比的逐步線性 回歸方程達(dá)到顯著水平，兩者之問存在著真實(shí)的直線回歸關(guān)系。而水灰比與28d抗壓強(qiáng)度 的相關(guān)概率為0.985，相關(guān)性為不相關(guān) ;濕容重與28d抗壓強(qiáng)度的相關(guān)概率為0.140，相關(guān)性為不相關(guān)。因此 ，水灰 比與濕容重兩個(gè) 因素被排除 ?；疑氨葘?duì) 7、28d抗壓強(qiáng)度影響的散點(diǎn)線性擬合見圖 1?；疑?比 SPSS回歸分 析見表7。表 7給出了所擬合的模型的檢驗(yàn)報(bào)告 ，包括擬合優(yōu) 度 、模型的檢驗(yàn)結(jié)果和各個(gè)系數(shù)值 ，從檢驗(yàn)結(jié)果看 ，模型均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 。在回歸曲線中 ，模型的簡(jiǎn)潔性和擬合優(yōu)度的高低同樣重要 ，擬合優(yōu)度太高的模型往往對(duì)新樣本的擬合度較差，筆者認(rèn)為在這種情況下選擇參數(shù)較少的模型為宜 ，因此最終選擇一次線性模型。
根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)及相關(guān)分析顯示 ，灰砂比與砂漿強(qiáng)度密切相關(guān) ，是衡量砂漿強(qiáng)度的一個(gè)計(jì)算變量 。通過回歸分析 ，確定出這種特細(xì)砂7、28d強(qiáng)度方程，可 以此來預(yù)測(cè)不同齡期的砂漿強(qiáng)度。同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明 ，使用特細(xì)砂配制 的建筑砌筑砂漿強(qiáng)度完全符合一般工程的需求，對(duì)其加以大規(guī)模利用是可行的。由于不同產(chǎn)地 、不同種類 、不同細(xì)度模數(shù)的砂 子 ，水泥種類不同 ，配制砂漿強(qiáng)度不同 ，因此此公式的一次項(xiàng)系數(shù)及常數(shù)項(xiàng)具有誤差 ，有待進(jìn)一步試驗(yàn)分析 。
03
結(jié)語
當(dāng)稠度控制在規(guī)定范圍內(nèi) 、灰砂比相同時(shí) ，特細(xì)砂需水量較大 ，用特細(xì)砂配制的砂漿7、28d抗壓強(qiáng)度比用中砂配制的砂漿的強(qiáng)度小。特細(xì)砂表面光滑，容易流動(dòng)，中砂顆粒較大，體積收縮較小 ，特細(xì)砂的分層度較大 。
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