预拌砂浆生产原料及选用(2)

在实际生产中，为了加快石灰石的分解过程，使原料充分煅烧，并考虑到热损失，通常将煅烧温度提高至1000～1200℃。若煅烧温度过低、煅烧时间不充分，则CaCO3不能完全分解，将生成欠火石灰。欠火石灰使用时，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率；若煅烧温度过高，将生成颜色较深、密度较大的过火石灰，它的表面常被黏土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢，使得石灰硬化后它仍继续熟化而产生体积膨胀，引起局部隆起和开裂而影响工程质量。所以在生产过程中，应根据原材料的性质严格控制煅烧温度。

生石灰熟化时要放出大量的热，使熟化速度加快，当温度过高，且水量不足时，会造成Ca(OH)2凝聚在CaO周围，阻碍熟化进行，而且还会产生逆方向，所以要加入大量的水，并不断搅拌散热，控制温度不至于过高。

石灰与水作用后，迅速水化生成氢氧化钙，并放出大量热量，其反应式如下：

CaO?H2O?Ca(OH)2?64.9kJ （2-2）

石灰和水作用后，石灰浆体大量放热，在最初比所放出的热量几乎是普通水泥1d放热量的9倍，是28d放热量的3倍，如此大的放热量，使水变成蒸汽而沸腾，从而破坏了石灰的凝聚-结晶结构，致使石灰浆体变成松散毫无联系的消石灰，而不能像其他胶凝材料那样凝结和硬化。因此，使用生石灰时，应先加水拌和消化成消石灰或石灰膏，然后再使用。

石灰在空气中的硬化包括两个过程，即石灰浆体的干燥硬化和硬化石灰浆体的碳化。 石灰浆体的干燥硬化：石灰浆体在干燥过程中，因水分蒸发形成孔隙网，使石灰粒子更加紧密而获得附加强度。另外，水分蒸发引起溶液某种程度的过饱和，使Ca(OH)2逐渐结晶析出，促进石灰浆体的硬化。

碳化：Ca(OH)2与空气中的CO2作用，生成不溶解的碳酸钙晶体，从而提高了强度。碳酸钙在自然条件下具有较大的稳定性，为石灰浆体获得的最终强度。由于空气中CO2的含量很低，按体积计算仅占整个空气的0.03%，碳化作用主要发生在与空气接触的表层上，而且表层生成的致密CaCO3薄膜阻碍了空气中C02进一步渗入，同时也阻碍了内部水分向外蒸发，使Ca(OH)2结晶作用也进行得较慢，所以石灰硬化是个非常缓慢的过程。由于石灰浆体的硬化，只能在干燥状态下，通过水分的蒸发，Ca(OH)2进一步析晶以及水化粒子逐渐靠拢而形成强度。其后，在空气中CO2的作用下生成碳酸钙，使强度进一步提高。因此，预先消化而成的石灰浆体，硬化后强度并不高，因此石灰不宜在长期潮湿环境中或有水的环境中使用，只能用于干燥环境。另外，石灰硬化过程中要蒸发掉大量水分，引起体积干燥收缩，易出现干缩裂缝。

在建筑工程中，石灰主要用于墙体砌筑或抹面工程。石灰膏在水泥砂浆中作为保水增稠材料，具有保水性好、价格低廉等优点，有效避免了砌体如砖的吸水而导致的砂浆与基层或块材粘结差，是传统的建筑材料。但由于石灰耐水性差，石灰膏质量不稳定，导致所配制的砂浆强度低、粘结性差，影响砌体工程质量，而且由于石灰粉摻加时粉尘大，施工现场劳动条件差，环境污染严重，不利于文明施工。

石灰使用前，需将生石灰熟化成石灰膏或消石灰粉，然后再按其用途或是加水稀释成石灰乳用于室内粉刷，或是掺入适量的砂或水泥、砂，配制成石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆用于墙体砌筑或饰面。但消石灰粉不能直接用于砌筑砂浆中。

配制砌筑砂浆时，当将生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mm×3mm的网过滤， 熟化时间不得少于7d；磨细生石灰粉的熟化时间不得少于2d。沉淀池中贮存的石灰膏，应釆取防止干燥、冻结和污染等措施。严禁使用脱水硬化的石灰膏。砂浆试配时石灰膏的稠度控制在(120±5)mm。水泥砂浆中掺入石灰，可改善砂浆的和易性及施工性，提高粘结强度，减少开裂、弥补微裂缝等。石灰膏掺量较小时对砂浆强度影响不大，但掺量较大时，则会显著降低砂浆强度。

砂浆中掺入石灰虽然可以提高砂浆的和易性和保水性，但硬化后砂浆的耐水性差、收缩大、抗压强度降低，而且生产、使用过程中易对环境造成污染，不提倡使用石灰改善砂浆的和易性和保水性。现在已出现许多种改善砂浆性能的保水增稠材料，如砌筑砂浆增塑剂、砂浆稠化粉、纤维素醚等。

2.2 骨料

2.2.1 天然砂

细骨料的主要品种是砂。砂是自然界中比较常见的物质，是由岩石风化等自然条件作用而形成的。根据国家标准GB/T14684-94 《建筑用砂》的规定，砂按产源分为海砂、河砂、湖砂、山砂；按细度模数MX分为粗、中、细、特细四种规格，按其技术要求分为优等品、一等品、合格品。

河、湖、海砂由于受水流的冲刷作用，颗粒多呈圆形，表面较光滑，在水泥基材料中使用时需水量小，砂粒与水泥间的黏结力较弱，海砂中还含有贝壳碎片和可溶性盐类等有害杂质。山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，需水量较大，和易性差，但砂粒与水泥间的黏结力强，有时含有较多的黏土等有害杂质。

(1) 砂的粒度及颗粒级配

砂的粒度是指不同粒径的砂混合在一起后的平均粗细程度；颗粒级配则是指砂中大小颗粒的搭配情况。砂的粒度和颗粒级配都通过筛分法确定。用细度模数表示砂的颗粒级配情况。

筛分法是使用一套孔径为5.000mm、2.500mm、1.250mm、0.630mm、0.315mm和0.160mm的标准筛，按照筛孔的大小顺序，将500g的干砂由粗到细依次过筛，称得余留在各个筛网上的砂的质量，并计算出各筛网上余留砂的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5和a6(各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）以及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5和A6。其关系如表2-2所示。

表2-2 分计筛余与累计筛余之间的关系

筛孔尺寸 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600um 150um 分计筛余/% a1 a2 a3 a4 a5 A1= a1 A2= a1+ a2 A3= a1+ a2+ a3 A4= a1+ a2+ a3+ a4 A5= a1+ a2+ a3+ a4+ a5 累计筛余/%

砂的细度模数(MX)是衡量砂粗细程度的指标，它是上面2.500mm、1.250mm、0.630mm、0.315mm和0.160mm五种孔径的筛累计筛余百分率的总和。细度模数MX按照下式计算：

MX?(A2?A3?A4?A5?A6)?A5 （2-3）

100?A1细度模数MX越大，表示砂越粗。其中，细度模数MX=3.7~3.1为粗砂，最适合于配制混凝土使用；细度模数MX=3.0~2.3为中砂；细度模数MX=2.2~1.6为细砂；细度模数MX=1.5~0.7为特细砂。配制混凝土使用的砂为中、粗砂；某些粉状建材产品中使用的砂为特细砂。

(2) 砂的技术性能要求

① 有害物质限量砂中不宜混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中所含有的黏土、淤泥、有机物、云母、硫化物和硫酸盐等，是会对材料性能产生不利影响的有害杂质。黏土、淤泥黏附于砂粒表面，影响水泥与砂粒的黏结，降低材料的强度、抗冻性和耐磨性等，并增大混凝土的干缩。根据(GB/T14684-94)的规定，砂的含泥量应符合表2-3中的规定。云母呈薄片状，表面光滑，与水泥的黏结不牢，能够降低强度。有机物、氯盐和硫酸盐对水泥均有腐烛作用，都是砂中的有害物质，其含量都必须符合表2-3的规定。由于自流平地坪材料中水泥是主要组分，选用细砂时应考虑到这些有害物质的含量，防止其对自

流平地坪材料性能产生不利影响。但同时，由于聚合物树脂的加入，有些有害物质比之在普通的水泥混凝土或砂浆中的危害已经被减缓或消除。

表2-3 砂的有害物质含量（GB/T14684-2001）

项 目 云＜ 轻物质（质量分数）/% ＜ 有机物（比色法） 硫化物及硫酸盐（SO3质量分数）/% ＜ 氯化物（氯离子质量分数）/% ＜ 母（质量分数）/% 指 标 Ⅰ类 1.0 Ⅱ类 2.0 Ⅲ类 2.0 1.0 合格 0.5 0.01 1.0 合格 0.5 0.02 1.0 合格 0.5 0.06 注：对于预应力混凝土、接触水体或潮湿条件下的混凝土所用砂，其氯化物（以NaCl计）含量应小于0.03%。

②砂的坚固性 砂的坚固性用坚固性指标表示，是指气候环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的坚固性标用硫酸钠溶液检验，试验经5次循环后其质量损失应符合表2-3的规定。

③密度、体积密度、空隙率砂的密度、体积密度、空隙率等符合如下规定：密度大于2.58g/cm3，松散体积密度应大于1400kg/m3，空隙率小于45 %。

④碱集料反应 碱集料反应是指水泥和混凝土的有关添加剂中碱性氧化物质(K2O、Na2O)、与砂中活性二氧化硅等物质在常温常压下缓慢反应生成碱硅胶后，吸水膨胀导致混凝土破坏的现象。经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象-试件养护6个月龄期的膨胀率值应小于0.1% 。

(3) 颗粒级配

砂的颗粒级配应符合表2-4的规定。

表2-4 砂的颗粒级配区

筛孔尺寸/mm 10.0(圆孔) 5.00(圆孔) 2.50(圆孔) 1.25（方孔） 0.630（方孔） 0.315（方孔） 0.160（方孔） 累计筛余（按质量计）/% Ⅰ区 0 10~0 35~5 65~35 85~71 95~80 100~90 Ⅱ区 0 10~0 25~0 50~10 70~41 92~70 100~90 Ⅲ区 0 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90 注：砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除5.00mm和0.630mm筛外，可以允许略超出分界线，但总量应小于5%。

(4) 砂的选用

砂浆中的集料是不参与化学反应的惰性材料，在砂浆中起骨架或填料的作用。通过集料可以调整砂浆的密度，控制材料的收缩性能等。砂浆中所用的细集料粒径一般小于5㎜，所以必须经过筛分，最大粒径应通过5mm筛孔。由于砂越细，其总表面积愈大，包裹在其表面的浆体就越多。当砂浆拌合物的稠度相同时，细砂配制的砂浆就要比中粗砂配制的砂浆需要更多的浆体，由于用水量多了，砂浆强度也会随之下降，因此，优先选用中粗砂配制建筑砂浆。但还需根据砂浆的用途、使用部位、基体等进行选取。如砌筑砂浆，对于砖砌体，宜采用中砂；对于毛石砌体，由于毛石表面多棱角，粗糙不平，宜采用粗砂。对于抹灰砂浆,砂的细度模数不宜小于2.4。

2.2.2 人工砂

国家标准《建筑用砂》中明确了砂按产源分为天然砂和人工砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂；人工砂是经除土处理的机制砂和混合砂的统称，其中机制砂是由机械破碎、筛分制成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩的颗粒；混合砂为机制砂和天然砂混合制成的砂。人工砂具有以下特性：

①人工砂颗粒表面较粗糙且具有棱角，用其拌制的混凝土或砂浆和易性较差、泌水量较大，但人工砂中含有的石粉可以部分改善砂浆的工作性能。

②人工砂是一种粒度、级配良好的砂，一个细度模数只对应一个级配，同时它的细度模数和单筛的筛余量呈线性关系。对于一种砂，先通过试验建立关系式后，只要测定一个单筛的筛余量即可快速求出细度模数。

③机制砂中石粉含量的变化是随细度模数变化而发生变化的，细度模数越小，石粉含量就越高；反之，细度模数越大，石粉含量越低；当石粉含量小于17％免时，细度模数大于3； 当石粉含量大于20％时，细度模数小于2.8。

④从砂颗粒组成统计结果分析，当砂石粉含量在20％左右时，砂各粒径的含量基本在中砂区，而0.315mm以下的颗粒在细砂区，这表明人工砂粗颗粒偏多，细颗粒偏少，特别是0.63~0.315mm一级的颗粒。

人工砂是由机械破碎、筛分而成的，颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，通常用人工砂配制的混凝土砂率要比河砂混凝土大；并且人工砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、开口相互贯通的空隙多、比表面积大，加上石粉含量高等特点，用人工砂配制的砂浆与河砂砂浆有较大的差

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