M5高钛渣砂砌筑砂浆配合比试验研究

M5高钛渣砂砌筑砂浆配合比试验研究
发布时间：2021-10-27T05:16:08.948Z 来源：《建筑实践》2021年16期6月作者：高别王刚高冬宇黄瑞雪雷本杰[导读] 高钛渣是攀钢高炉炼铁过程中产生的一种固态废弃物，如果能将其应用到砌筑砂浆中，
高别王刚高冬宇黄瑞雪雷本杰攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川省攀枝花市东区摘要：高钛渣是攀钢高炉炼铁过程中产生的一种固态废弃物，如果能将其应用到砌筑砂浆中，将扩大高钛渣应用范围。

因此，开发出一种性能优良，综合经济价值高的高钛渣砂砌筑砂浆具有重要意义。

基于以上，本文章分析了M5高钛渣砌筑砂浆配合比的设计。

关键词：高钛渣，固态废弃物，砌筑砂浆，高钛渣砂，配合比设计一、M5高钛渣砂砌筑砂浆设计特点
高钛渣是攀钢高炉炼铁过程中产生的一种固态废弃物，由于其中TiO2含量较高以导致矿渣的综合利用率低，目前以弃置作为处理矿渣的主要手段，矿渣的弃置不仅仅会占用土地、污染生态环境，更资源浪费。

目前高钛型高炉渣的主要应用领域是将其破碎分筛生产高钛型高炉渣粗细骨料，直接用于生产混凝土及矿渣建材。

如果能将其应用到砌筑砂浆中，将扩大高钛渣应用范围。

砂浆在工程中属于非结构材料或用作次要的结构材料，建筑物砌体性能差可能不会危及整个构筑物的安全，但危及局部结构的安全及房屋使用的舒适性及耐久性[1]。

因此，合理的配合比对于砂浆的性能显得格外重要。

M5高钛渣砂砌筑砂浆应该具有以下优点：(1)和易性良好，M5高钛渣砂砌筑砂浆稀稠应该适中，不发生分层离析及泌水现象，满足工程施工要求。

（2）可塑性好、干缩率低，砌筑砂浆用于砌块之间的连接，需要最大限度的保证墙体尺寸的稳定性。

砂浆性能的好坏与胶砂比、水灰比等因素相关，因此合理的配合比设计显得格外关键。

二、M5高钛渣砂砌筑砂浆材料要求
根据《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T 98-2010）要求，砌筑砂浆所使用的原材料不应对人体、生物与环境产生有害影响，并且应该符合现行国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566）规定。

水泥宜采用通用硅酸盐水泥或者砌筑水泥，且符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175）和《砌筑水泥》（GB/T 3183）规定。

水泥强度等级应根据砂浆品种及强度等级要求选用。

M15以下强度等级选用32.5级普通硅酸盐水泥。

砂宜选用中砂，并应该符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及方法标准》(JGJ 52)规定，并且应该全部通过4.75mm的筛孔。

拌制砂浆用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》(JGJ 63)规定[2]。

三、M5高钛渣砂砌筑砂浆技术条件
砌筑砂浆按照强度等级可以分为M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30，其中砌筑水泥砂浆拌合物的表观密度≥1900Kg/m3且砌筑砂浆的稠度、保水率、试配抗压强度应同时满足要求。

同时为了减少试配工作的劳动强度，克服人工拌和砂浆不易搅拌均匀的缺点，提高试验的精确性，减少误差，规定砌筑砂浆试配时应采用机械搅拌。

同时为使物料充分拌和，保证砂浆拌和质量，搅拌时间自开始加水算起，水泥砂浆搅拌时间不得少于120s[2]。

四、试验原材料及砂浆配合比设计
原材料：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥；砂：高钛渣砂（通过现场试验测得，高钛渣砂自然堆积密度1709Kg/m3，含水率约为0.325%；水：无污染自来水。

大量实践表明攀钢高炉炼铁所产生的高钛渣能够生产出符合要求的渣砂作为建筑材料使用，以取代天然砂。

高钛型高炉渣砂的单级压碎指标远远高于《建筑用砂》（GB/T 14684-2001）对I类砂（20%）的要求，其性能指标（除孔隙率外）均明显高于国家标准。

其中III类细砂（细度模数为2.2-1.6）适用于配置各种标号的建筑砂浆，用其来拌制的砂浆强度较高，与其他复合微粉配合使用，能满足砂浆配置强度要求，节约水泥，降低配料成本，用高钛型高炉渣砂代替河砂、山砂配制砂浆的施工规范基本相同[3]。

按照《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T 98-2010）中对于砌筑砂浆配合比的确定与要求对M5高钛渣砂浆基准配合比[2]进行设计。

1.计算砂浆的试配强度fm.0 fm.0=kf2
fm.0——砂浆的试配强度（MPa）,精确到0.01MPa f2——砂浆强度等级（MPa），精确到0.01MPa k——系数，以M5性能优良取1.15 fm.0=1.15×5=5.75MPa 2.计算每立方米砂浆中的水泥用量Qc Qc=1000(fm.0-β)/（α×fce）Qc——每立方米砂浆的水泥用量（Kg）,精确到1Kg fce——水泥的实测强度（MPa）,精确到0.1MPa α、β——砂浆的特征系数，其中α取3.03，β取-15.09 Qc=1000（5.75+15.09）/（3.03×32.5）=211.63Kg, 3.计算每立方米砂子用量Qs 按照干燥状态（含水率小于5%）的堆积密度作为计算值，高钛渣砂含水率为0.325% Qs=1709×（1+0.00325）=1714.554Kg 4.计算每立方米用水量Qw 高钛渣砂与普通中砂相比稍细，用水量取275Kg/m3 5.确定基准配合比：
水泥：高钛渣砂：水=211.63:1714.554:275≈1:8.102:1.299 五、试验方法
按照现行行业《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2002）要求制作尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm试块，每组配合比做一组试块，所有的成型的试块均在试验室室温条件下养护一昼夜（24小时）后拆模养护，养护环境为（20±5）℃养护池中养护至28天后进行抗压强度试验（强度测定按照《水泥胶砂强度检验方法》（GB17671-1999））进行。

六、砂浆配合比调整与确定方法
由基准配合比，将水泥用量增加及减少10%得到另外两个配合比，满足稠度、保水率合格的条件下制作试块，按现行行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70）测定不同配合比砂浆的表观密度及其强度，最终选定符合强度要求及和易性要求且水泥用量最低的配合比最为砂浆的试配配合比[2]。

经调整水泥用量后的高钛渣砂砌筑砂浆试块（尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm）的各组配合比及28d平均强度见下表1：
通过表1数据以及图2关系图可知：在一定范围内，伴随着水泥含量的提高，M5高钛渣砂砌筑砂浆试块的抗压强度也随之升高，通过与普通砌筑砂浆试块做对比，其所能承受的抗压强度要高于普通M5砌筑砂浆试块抗压强度。

五、结论
数据表明: 水泥：高钛渣砂：水=1：9:1.44此组配合比满足M5砌筑砂浆抗压强度要求及施工和易性要求，M5高钛渣砂砌筑砂浆，在充分利用固态废物高钛渣的同时，使用更加少的水泥用量，通过不断试验，得到了抗压强度更高，和易性良好的砂浆，降低了工程成本。

且较之普通砌筑砂浆抗压强度更高，水泥用量更少，有效的利用了固态废物高钛渣，具有良好的发展前景。

参考文献：
[1]徐恩忠.关于砌筑水泥砂浆配合比设计的探讨[M].环球市场，2017
[2]罗颖，水泥混凝土路面快速修补材料性能研究[D].大连交通大学，2014
[3]砌筑砂浆配合比设计规程[M] JGJT98-2010.中国建筑工业出版社，2010. 本文是S201911360090M5高钛渣砂砌筑砂浆配合比试验研究以及“工业固态废弃物土木工程综合开发利用四川省高校重点试验室（SC_FQWLY-2019-Y-05项目）”研究成果。