废弃矿石机制砂的颗粒级配对预拌砂浆的适应性研究

废弃矿石机制砂的颗粒级配对预拌砂浆
的适应性研究
摘要：在土建行业中，河砂短缺及河砂价格持续上涨，导致建筑砂浆和商品
混凝土单价大幅上涨，采用合适的材料代替河砂是目前建筑行业亟需解决的问题。

而在石材制品行业，石材加工厂对石材制品进行切割、打磨、抛光等一系列工艺
步骤时会产生大量石材污泥废料，通常将其简单掩埋处理，但对生态环境产生严
重破坏。

基于此，本文章对废弃矿石机制砂的颗粒级配对预拌砂浆的适应性进行
探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：废弃矿石机制砂；颗粒级配对；预拌砂浆；适应性
引言
随着城镇化进程不断加快，建筑垃圾日益增多，废弃的混凝土一般被当作垃
圾处理，不仅浪费了大量的资源，同时也需要投入大量的人力和物力来处理。

有
效回收这些废弃混凝土提取再生骨料可以节约资源保护环境，具有重要的现实意
义和经济意义。

同时，这些再生骨料也非常适合用在砂浆生产方面。

通常，因再
生骨料的高孔隙率、强吸水性等原因，需要加入各种添加料和控制掺合量，保证
其对再生砂浆性能不会产生不良影响。

1预拌砂浆概念
砂浆拌合物是指由专业厂家完成生产的建筑工程用砂浆拌合物。

预拌砂浆
一般分为干砂浆和湿砂浆。

湿拌砂浆是指将水泥、细骨料、外加剂和水以及性
能决定的各种成分按一定比例在拌合站拌匀制成砂浆，用运输车将拌好的砂浆材
料运到指定的地方，放入专用容器内完成贮存，在规定的时间内干混砂浆是指
将经干燥筛分处理的骨料、水泥及性能决定的各种成分按一定比例在专业生产工
厂混合，在使用场所按规定比例加入水或辅助液体进行混炼使用的干混物。

2研究背景
随着建筑业的迅速发展，天然砂的日渐枯竭，机制砂替代天然砂已成趋势。

机制砂质地较天然砂坚硬，表面比较粗糙，形貌复杂，配置的混凝土较天然砂混
凝土和易性稍差，水泥用量少的混凝土更加明显，但硬化后的机制砂混凝土，水
泥等凝胶材料与机制砂的界面机械咬合强度较天然砂混凝土高。

机制砂在生产过
程中会产生一定量的石粉，适量的石粉能够改善混凝土的各项性能，但过量的石
粉会对机制砂混凝土产生不利影响，国家标准对机制砂石粉含量上限有限制。

石
粉的含量存在一个最优范围，确定石粉含量的最优范围还需要做大量的研究。

目前，关于机制砂混凝土的研究主要集中在机制砂对混凝土、强度等性能的影响，
而石粉作为机制砂的重要组成部分，其对混凝土、工作性能和耐久性能的影响研
究偏少，石粉含量过低会使得机制砂混凝土和易性偏差，含量太高会造成混凝土
黏度高和泌水问题。

3结果分析
3.1颗粒级配对预拌砂浆用水量的影响
配比相同的情况下，水的用量主要取决于沙子的颗粒级配和细度，包括<
0.15mm的颗粒含量多寡，细度越细，即整体比表面积越大，需要更多的水来达到
规定的稠度。

由表3可知，S1~S4的粒子含量超过1.18mm，粒子含量高，水的
使用量小，但S5的使用量上升幅度大主要来源于石粉含量(另一方面，S10的使
用水量达到最大值，是整体的粗细小，都是< 1.18的，使用水量比较合理的粒
子梯度组成为> 1.18mm时为20%~30%，0.15mm~1.18mm时为60%~70%，< 0.15mm
以下时为10%~15%。

3.2石粉含量对混凝土抗冻性的影响
试验制备不同石粉含量的混凝土，成型尺寸为100mm×100mm×400mm的混凝
土块，在水中养护28d后进行冻融试验。

测试0、25、50、75、100、125、150、175、200次冻融循环下混凝土试验片的相对动弹性模量的结果如图3所示。

由
图3可知，随着试件冻融次数的增加，不同石粉含量的混凝土相对动弹性模量均
呈下降趋势，石粉含量增大影响的相对动弹性模量变化作用不明显，说明机制砂
中的石粉对混凝土抗冻性能的影响较小
3.3粒子级配对保水率和2h稠度损失率的影响
S1的保水率小，主要是粗粒子多，空隙率大，固定和填埋胶凝材料的用量需
要更多的胶凝材料。

在胶凝材料的用量上，泌水率增大，持水率小，2h稠度损
失率也增大。

S2至S10显示出良好的持水率，整体越细，浆体越多，泌水率越
小持水率越好，但过细则2h稠度损失率增大，控制持水率和2h稠度损失率的方
法有: > 1.18mm的粒子和< 0.15mm
3.4粉煤灰配合量
机制砂混凝土掺入粉煤灰材料后，混凝土的泌水分离、易性等性能得到明显
改善，按照现行相关标准的要求，粉煤灰掺量应控制在胶凝材料总量的25%以内，但根据大量的工程实践经验，粉煤灰本工程附近发电能力较大的电厂均可生产
满足工程要求的粉煤灰，根据试验配比结果，强度等级分别为C25、C30、C40、
C50机理的砂泵送混凝土的粉煤灰掺量分别为25
3.5颗粒级双预混砂浆收缩率的影响
粗粒子所占比例大时，收缩率大[2]，由于是相同量的凝胶化材料，因此在
由粗粒子构成的固化砂浆中，孔多、密度稍差、收缩变大；另一方面，微粒多时，浆体多，水的使用量多，因此固化后会导致后期的收缩率增大，但S5与S4
和S6相比收缩率大，主要是S5中的石粉含量稍高，石粉含量大于一定值，对收
缩率的影响开始变得明显，抑制收缩率
3.6对粘聚性的作用
为了定量研究平均液层厚度与平均泥浆层厚度对纤维砂浆过筛率的共同控制
作用，采用回归分析，最佳拟合曲线及拟合公式见图9。

结果显示纤维砂浆的粘
聚性与平均液层厚度呈正比关系，当平均泥浆层厚度由40 μm提高到90 μm 时，拟合曲线向上平移产生了更大的过筛率，因此，平均液层厚度和平均泥浆层
厚度对纤维砂浆的粘聚性产生不利的影响。

这是因为采用废渣粉置换等体积的标
准砂提高了标准砂和纤维表面的泥浆层厚度，泥浆能够更好地发挥润滑作用，加
速固体材料穿过孔筛，提高过筛率，降低了砂浆的粘聚性。

4预拌砂浆的质量
4.1砂浆强度
水泥砂浆的强度用强度等级表示。

国家标准《预混砂浆》( GB/T25181-
2010 )中规定了测量方法，为常见的M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30个强
度等级。

影响砂浆强度的因素很多，除砂浆的组成材料、配合比、施工技术等
因素外，砌块材料的吸水率也会影响砂浆的强度。

对于不吸水的砌块材料，砂
浆强度取决于水泥强度和水灰比的吸水砌块材料，砂浆中水的一部分被砌块吸收，因此砂浆强度主要取决于水泥强度和水泥用量，混匀水量的影响极小。

4.2砂浆搅拌
砂浆搅拌要求先加入水后加粉料，搅拌2min～3min后停止并清理搅拌机，
再搅拌1min～2min后放置10min～15min使用[1]。

由于膨胀玻化微珠强度较低，易在搅拌过程中产生破损，随着搅拌时间的增加，膨胀玻化微珠破损率升高，导
致保温砂浆的抗压强度、干密度、导热系数均升高，对砂浆保温效果造成不利的
影响。

建议搅拌时间不要超出标准要求，以免影响检测结果。

结束语
目前对外加剂在预拌砂浆中的应用缺乏系统的研究。

不同砂浆产品不同类
型的外加剂针对性不强，部分外加剂对砂浆的应用特点不提出自身的性能指标，
采用轻工、化工标准。

关于外加剂对砂浆硬化体的作用机理的研究很少。

这一
定会影响外加剂在预拌砂浆中的合理高效使用。

因此，根据我国的工程结构、
基础材料、各地气候、施工水平等特点，系统研究外加剂在优质砂浆产品中的应
用技术刻不容缓。

参考文献
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