不同細(xì)度模數(shù)的細(xì)集料對(duì)混凝土減水劑和減水率的試驗(yàn)

不同細(xì)度模數(shù)的細(xì)集料對(duì)混凝土減水劑和減水率的試驗(yàn)1細(xì)集料細(xì)度模數(shù)對(duì)減水劑減水率的影響1.1細(xì)度模數(shù)的影響不同細(xì)度模數(shù)的砂對(duì)混凝土影響較大，與水結(jié)合狀態(tài)存在明顯差異。隨著砂細(xì)度模數(shù)的增大，顆粒比表面積隨之減小，在其他材料不變的情況，則包裹這些砂所需的水泥漿減少，進(jìn)而膠砂流動(dòng)度偏大、偏稀。通過適當(dāng)降低用水量，才能夠保證砂漿達(dá)到（180±5）mm基準(zhǔn)流動(dòng)度。本文采用砂膠比為3∶1的情況下，分別采用細(xì)度模數(shù)為1.9、2.6、3.4的河砂開展試驗(yàn)，對(duì)于同一種減水劑，減水劑摻量、水泥均相同，水泥C1與減水劑W1～W7的不同細(xì)度模數(shù)下水泥減水劑減水率和凈漿流動(dòng)度損失如表1所示。從表1中可以看出，這7種減水劑與水泥C1拌合后，水泥凈漿均有明顯的飽和點(diǎn)摻量。30min水泥凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失最小為0，最大是W4減水劑為25mm，60min水泥凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失最小為0，最大是W4減水劑為30mm。這說明，W4減水劑與水泥C1相容性相對(duì)于其他幾種減水劑較差。圖1所示為砂的粗細(xì)程度對(duì)減水率的影響，從中可以看出，W4減水劑減水率很低。這是由于表1中顯示的W4減水劑與C1水泥相容性較差所致。這說明，減水劑與水泥相容性對(duì)膠砂減水率也有很大影響。在相同砂膠比（3∶1）條件下，隨著砂的細(xì)度模數(shù)增加，減水率的總趨勢(shì)是在增加，只是增加的幅度不同；隨著砂的細(xì)度模數(shù)增加，在膠砂流動(dòng)度達(dá)到（180±5）mm時(shí)，用水量在不斷減小。1.2細(xì)度模數(shù)與砂膠比對(duì)減水率的影響砂與膠凝材料比例（即砂膠比）增大，則用于包裹砂顆粒的膠凝材料趨于減少，砂顆粒表面的水泥漿體厚度會(huì)變薄，超過一定限度時(shí)，這些漿體不足以隔離開砂顆粒，不能充分發(fā)揮潤滑作用，會(huì)導(dǎo)致砂漿流動(dòng)度降低。梁詠寧等研究了在用水量相同的情況下的膠砂流動(dòng)度，研究結(jié)果表明：膠砂流動(dòng)度隨著砂膠比的增加而降低。也有研究表明水泥用量變化時(shí)，所測(cè)得的減水劑減水率也會(huì)發(fā)生顯著變化。這些研究結(jié)果與本試驗(yàn)得到的結(jié)果是一致的。從圖2中可以看出，當(dāng)河砂細(xì)度模數(shù)為2.6時(shí)，所測(cè)得的減水劑減水率與使用標(biāo)準(zhǔn)砂得到的的減水率接近。當(dāng)河砂細(xì)度模數(shù)小于或大于標(biāo)準(zhǔn)砂細(xì)度模數(shù)時(shí)（1.9和3.4時(shí)），所測(cè)得的減水劑減水率均與標(biāo)準(zhǔn)砂砂漿組不同。鑒于此，本試驗(yàn)中保持其他原材料不變，針對(duì)不同砂的細(xì)度模數(shù)而采用與之匹配的砂膠比，所測(cè)得的減水劑減水率與摻ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的減水率基本一致。圖3～圖5為不同細(xì)度模數(shù)的砂隨著砂膠比的不同，減水率的變化規(guī)律。其中，細(xì)度模數(shù)為1.9的河砂，測(cè)定了砂膠比為2.2∶1、2.4∶1、2.6∶1、3.0∶1時(shí)的減水率；細(xì)度模數(shù)為2.6的河砂，測(cè)定了砂膠比為2.4∶1、2.6∶1、2.8∶1、3.0∶1時(shí)的減水率；細(xì)度模數(shù)為3.4的河砂，測(cè)定砂膠比為3.0∶1、3.2∶1、3.6∶1、3.8∶1時(shí)的減水率。SH-4、SH-5、SH-6三種減水劑隨著砂膠比的增加，當(dāng)細(xì)度模數(shù)為1.9時(shí)，減水率分別減小了6.0%、4.6%、8.2%；當(dāng)細(xì)度模數(shù)為2.6時(shí)，減水率分別減小了1.9%、1.8%、7.5%；當(dāng)細(xì)度模數(shù)為3.4時(shí)，減水率分別減小了1.9%、2.0%、5.9%。由此可以得出，在同一個(gè)細(xì)度模數(shù)下，減水率較高的SH-6，隨著砂膠比的改變，減水率變化要高于其他兩種減水劑。當(dāng)細(xì)度模數(shù)分別為1.9、2.6、3.4時(shí)，隨著砂膠比的增加，SH-4減水劑減水率分別減小了6.0%、1.9%、1.9%；SH-5減水劑減水劑分別減小了4.6%、1.8%、2.0%；SH-6減水劑減水率分別減小了8.2%、7.5%、5.9%。由此可以得出，在同一種減水劑的情況下，細(xì)度模數(shù)為1.9時(shí)，隨著砂膠比的改變，減水率的變化要高于其他兩種細(xì)度模數(shù)。當(dāng)細(xì)度模數(shù)為3.4時(shí)，減水率變化最小。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著砂膠比的增加，減水劑減水率是有變化的。其總趨勢(shì)是減水率隨著砂膠比的增加而減小。將上述試驗(yàn)結(jié)果與國標(biāo)膠砂法測(cè)定的減水率做對(duì)比，可以得出不同細(xì)度模數(shù)的河砂分別對(duì)應(yīng)的最佳砂膠比。圖6中的折線表示不同細(xì)度模數(shù)的河砂所對(duì)應(yīng)的最佳砂膠比。采用這個(gè)砂膠比利用河砂測(cè)定的減水率，在工程允許的誤差范圍內(nèi)，與國標(biāo)膠砂法測(cè)定的減水率基本一致。圖6折線可以為估算不同細(xì)度模數(shù)河砂的合理膠砂比提供一定的參考。在使用河砂測(cè)定減水率時(shí)，僅需測(cè)出砂的細(xì)度模數(shù)，就可以得出該細(xì)度模數(shù)的砂需要什么樣的砂膠比，從而快速準(zhǔn)確地測(cè)定出減水劑減水率。2不同類型的砂對(duì)減水率的影響2.1不同種類的砂對(duì)減水率的影響實(shí)際工程中常用的砂包括機(jī)制砂、山砂、河砂、混合砂，其中河砂的顆粒形狀大多是圓形或橢圓形，表面比較光潔，機(jī)制砂的顆粒形狀多為棱形，表面粗糙且含粉量較高，混合砂是將河砂、機(jī)制砂、山砂按照一定的比例混合而成。圖7為在砂膠比為3∶1的情況下，不同種類的砂對(duì)減水率的影響。其中，砂的種類有河砂、機(jī)制砂、機(jī)制砂河砂混合砂、機(jī)制砂山砂混合砂。如圖7所示，對(duì)于不同的減水劑，砂的種類變化會(huì)影響減水劑減水率的測(cè)定值，但總體影響不大。對(duì)于減水劑減水率較大的情況（SH-6），膠砂減水率由小到大依次為：機(jī)制砂（25.9%）＜機(jī)制砂山砂混合砂（26.2%）＜機(jī)制砂河砂混合砂（27.5%）＜河砂（28.1%）。對(duì)于減水劑減水率較小的情況（SH-5），砂的種類變化則對(duì)減水率測(cè)試值幾乎不影響，平均約為22.5%。由上可知，當(dāng)減水劑自身減水率較高時(shí)，不同砂類型對(duì)減水率測(cè)試值影響較大，反之則影響較小。2.2砂的種類與砂膠比的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖8為摻ISO標(biāo)準(zhǔn)砂與4種不同種類的工程砂的減水率對(duì)比。從圖中可以看出，采用標(biāo)準(zhǔn)砂的砂漿減水率與其他砂的情況并不相同。這里再次說明，當(dāng)其他原材料保持一致情況下，改變砂膠比可實(shí)現(xiàn)與摻加標(biāo)準(zhǔn)砂一樣的效果，所測(cè)得的減水率與標(biāo)準(zhǔn)砂的差異在允許誤差范圍內(nèi)。為不同種類的砂隨著砂膠比的改變，減水率的變化規(guī)律。其中，測(cè)定了河砂、機(jī)制砂在砂膠比為2.4、2.6、2.8、3.0時(shí)的減水率，機(jī)制砂山砂混合砂、機(jī)制砂河砂混合砂在砂膠比為2.6、2.8、3.0時(shí)的減水率，結(jié)果如圖9～圖12所示。如圖9～圖12所示，砂膠比變化會(huì)引起所測(cè)試的減水劑的減水率的變化?？傮w趨勢(shì)是：隨著砂膠比的增大，所測(cè)試的減水劑減水率數(shù)值趨于降低。與上述的結(jié)果類似，如果減水劑自身減水率較高，則砂膠比的變化對(duì)所測(cè)試的減水率數(shù)值影響較大；減水劑自身減水率較低，則砂膠比對(duì)減水率數(shù)值的影響并不大。將上述試驗(yàn)結(jié)果與國標(biāo)膠砂法測(cè)定的減水率相比較，在保證測(cè)試得到的減水率一致情況下，可以得到不同類型的砂對(duì)應(yīng)的最佳砂膠比，如圖13所示，其中河砂、機(jī)制砂、機(jī)制砂河砂混合砂、機(jī)制砂山砂混合砂對(duì)應(yīng)的最佳砂膠比分別為3、2.8、2.8、2.6。3含粉量、含泥量對(duì)減水率的影響3.1石粉含量對(duì)減水率的影響隨著建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土對(duì)砂的需求越來越大，機(jī)制砂得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)制砂是將石屑經(jīng)過簡單的加工篩分而成，粒徑在75μm以下的石屑。有研究表明，石粉部分替代水泥加入到混凝土中，可以提高混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的和易性和致密性，就云南而言，大多數(shù)公路工程所用的機(jī)制砂的石粉含量為10%～20%，這個(gè)比例并不低，鑒于此，系統(tǒng)研究機(jī)制砂的石粉含量與減水率的相關(guān)關(guān)系是必要的。試驗(yàn)中，采用的砂為機(jī)制砂，砂膠比為2.2中測(cè)定的機(jī)制砂最佳膠砂比。從圖14可知，對(duì)于不同減水率的減水劑，隨著砂中石粉含量的增加，所測(cè)得的減水率變化趨勢(shì)不盡相同。當(dāng)減水率較大時(shí)，石粉含量對(duì)減水率的影響不顯著；當(dāng)減水率較小時(shí)，隨著石粉含量的增大，減水率逐漸下降。3.2泥粉含量對(duì)減水率的影響由于泥對(duì)聚羧酸減水劑的吸附作用強(qiáng)于水泥，因此含泥對(duì)聚羧酸減水劑的影響非常敏感。實(shí)際工程中如果砂中泥粉含量較高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土初始工作性能變差、工作性能保持性能也急劇降低，還可能危機(jī)混凝土力學(xué)性能和體積穩(wěn)定性。因此，規(guī)范中提出用來檢測(cè)減水劑的砂中，含泥量不得超過1%，水泥膠砂流動(dòng)度會(huì)隨著含泥量的增加而減小。試驗(yàn)中，采用的砂為機(jī)制砂，砂膠比為2.2中測(cè)定的機(jī)制砂最佳膠砂比。由圖15可知，隨著細(xì)集料含泥量的提高，對(duì)于不同的減水劑，所測(cè)的減水率均不斷降低。但含泥量在2.5%以下時(shí)，這個(gè)趨勢(shì)較弱，含泥量大于2.5%時(shí)，則較為顯著。由此，建議在實(shí)際工程中，測(cè)試實(shí)際用砂對(duì)應(yīng)的減水率時(shí)，要適當(dāng)控制砂的含泥量不宜超過2.5%，以免對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)砂的偏差過大。4結(jié)論可以采用砂漿來代替混凝土在實(shí)際工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)減水劑的減水率，本文通過研究砂的類型、細(xì)度模數(shù)、石粉含量以及含泥量對(duì)砂漿法測(cè)得的減水劑的減水率變化，可得到如下結(jié)論。1）減水率隨著砂的細(xì)度模數(shù)的增加而增加。當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)為2.6的河砂測(cè)定減水率時(shí)，