何兆晶

（山東省建設(shè)發(fā)展研究院，山東 濟(jì)南 250000）

商品砂漿起源于歐洲[1]，我國(guó)從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始研究、引進(jìn)商品砂漿技術(shù)[2]。在國(guó)內(nèi)的眾多研究中，主要都是通過(guò)摻入有機(jī)聚合物、高效減水劑、復(fù)合礦物微粉等來(lái)改善水泥砂漿性能。通常是選取不同的減水劑和調(diào)整不同的水灰比，通過(guò)膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)確定這二兩種因素對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響[3]?；蚴菍⒉煌降纳?，按照不同的質(zhì)量百分比組合成不同級(jí)配的試用砂，研究砂的顆粒級(jí)配對(duì)水泥砂漿的流動(dòng)性能和力學(xué)性能的影響?；蚴峭ㄟ^(guò)研究水膠比，粉煤灰摻量等因素對(duì)水泥砂漿影響。但砂的粗細(xì)程度及級(jí)配對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響研究較少。本文研究砂粒徑及減水劑對(duì)砂漿性能影響，探討分析作用機(jī)理，找出減水劑對(duì)不同粒徑砂漿的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

標(biāo)準(zhǔn)砂：廈門(mén)艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司；水泥：42.5 普通硅酸鹽水泥：山水集團(tuán)；粉煤灰：山東聊城某電廠；聚羧酸減水劑：濟(jì)南拓達(dá)建材有限公司；萘系減水劑：濟(jì)南海森特化工有限公司；水：自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備

JJ-5 水泥砂漿攪拌機(jī)；IMYH-40 恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱；電子天平；微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；40mm×40mm×160mm三聯(lián)鋼模；方孔套篩；燒杯、量筒、鋼尺、抹刀等

2 結(jié)果與討論

2.1 砂技術(shù)指標(biāo)測(cè)定

1） 粒徑對(duì)空隙率的影響規(guī)律,砂子是不規(guī)則球體，砂子的空隙率與其粒徑有很大關(guān)系，通過(guò)對(duì)其表觀密度、堆積密度的測(cè)定和空隙率的計(jì)算，所得數(shù)據(jù)如下。

從表1 可以看出，級(jí)配較差的砂的空隙率比級(jí)配較好的標(biāo)準(zhǔn)砂的空隙率大，空隙率隨著粒徑的增大而逐漸減小。砂粒越小，總的空隙率越大。對(duì)于級(jí)配好的標(biāo)準(zhǔn)砂來(lái)說(shuō)，粗砂形成骨架，中砂填充粗砂孔隙，細(xì)砂填充更小孔隙，填充更加密實(shí)空隙率較低[4]。

表1 各粒徑空隙率

表2 砂的平均粒徑和比表面積

2） 比表面積與空隙率的關(guān)系

由表2 可看出，砂的空隙率和比表面積與粒徑有關(guān)，粒徑越小，空隙率越大，比表面積越大空隙率、比表面積隨粒徑的增大而增大，對(duì)于粒徑比較小的砂，空隙率可達(dá)47.22%，比表面積可達(dá)9534.12mm2/g。

2.2 減水劑的飽和點(diǎn)和經(jīng)時(shí)損失測(cè)定

由于不同品種，不同批次的水泥的物理性能和化學(xué)特性不同，減水劑的摻量也不一樣，摻量太少，會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度以及凝結(jié)時(shí)間，摻量大了會(huì)增加成本，并引起混凝土的不良反應(yīng)。測(cè)定減水劑的飽和點(diǎn)，可保證在節(jié)約成本的前提下，達(dá)到砂漿施工時(shí)的最佳要求。

空白樣、添加聚羧酸、萘系減水劑砂漿水膠比隨粒徑變化情況如圖1。

圖1 水膠比隨粒徑變化曲線

從圖1 可看出，添加聚羧酸減水劑的水泥凈漿經(jīng)時(shí)損失很小，是因?yàn)榫埕人釡p水劑是含聚乙二醇支鏈（PEG） 的丙烯酸型共聚物，含有羧基和磺酸基等基團(tuán)，它的梳型結(jié)構(gòu)對(duì)水泥顆粒有良好分散能力。減水劑加入, 陰離子聚羧基、磺酸基會(huì)吸附水泥顆粒， 聚合物主鏈吸附在水泥顆粒表面，相當(dāng)于使水泥顆粒形成了致密的核，發(fā)揮一定的靜電斥力，外層PEG 支鏈與支鏈之間、PEG 支鏈與水分子之間將形成氫鍵，通過(guò)這種方式形成聚集體，PEG 支鏈與水分子之間通過(guò)氫鍵作用形成一定厚度的水化層，它的空間位阻作用可有效地延緩水化反應(yīng)，表現(xiàn)為水泥凈漿的流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失小[5]。添加萘系減水劑的水泥凈漿的流動(dòng)度隨時(shí)間增加而呈降低，水泥凈漿經(jīng)時(shí)損失大，主要是萘系減水劑屬于線型聚合物分子，只含有一種親水基團(tuán)（-SO3H），容易被水化產(chǎn)物所覆蓋，主要依靠靜電斥力使水泥顆粒分散。綜合比較，聚羧酸減水劑的減水效果要更好一些。

分級(jí)砂的水膠比與粒徑有很大關(guān)系，水膠比隨粒徑的減小先減小后增大，這主要是由于粒徑越小，比表面積越大，砂漿配制時(shí)需要的水泥更多，在水泥用量一定的前提下，則需要添加更多的水來(lái)包裹，導(dǎo)致水膠比較大。

2.3 添加聚羧酸減水劑的不同粒徑砂漿的強(qiáng)度

從圖2、圖3 中可以看出添加聚羧酸減水劑后，0.3～0.6mm 的砂漿與0.6～1.18mm 的砂漿強(qiáng)度相差不大，但都比標(biāo)準(zhǔn)砂的強(qiáng)度低，與其他粒徑砂漿強(qiáng)度相比，0.3～0.6mm 的砂漿的強(qiáng)度明顯提高，砂漿的強(qiáng)度隨著粒徑的增大逐漸提高。添加了聚羧酸減水劑，明顯降低了0.3～0.6mm 砂漿的水膠比，使其強(qiáng)度明顯增加。

圖2 各粒徑砂+聚羧酸減水劑抗壓強(qiáng)度

圖3 各粒徑砂+聚羧酸減水劑抗折強(qiáng)度

3 結(jié)語(yǔ)

本文以砂和減水劑為研究對(duì)象，探索砂和減水劑對(duì)砂漿性能的影響。研究萘系、聚羧酸高效減水劑與水泥的適應(yīng)性問(wèn)題，測(cè)定出在水泥中應(yīng)用的飽和點(diǎn)；研究了砂的空隙率、比表面積、粒徑與水灰比、砂漿強(qiáng)度等性能的關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：

1） 分級(jí)砂的空隙率與粒徑有關(guān)，空隙率隨粒徑的減小而增大，空隙率最大達(dá)到47.22%。分級(jí)砂的水膠比與粒徑有關(guān)，隨粒徑的減小呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，以0.6mm～1.18mm 的砂漿水膠比最低。

2） 不同的減水劑經(jīng)時(shí)損失不同，聚羧酸減水劑經(jīng)時(shí)損失小，萘系減水劑經(jīng)時(shí)損失較大，對(duì)砂漿性能影響不同。聚羧酸減水劑明顯提高了砂漿抗壓強(qiáng)度，粒徑為0.6mm～1.18mm 的砂漿28 天抗壓強(qiáng)度可達(dá)11.523MPa。