原材料对水泥基高流态砂浆性能的影响研究

刘一芳

（广西机电职业技术学院，广西 南宁 530007）

粉煤灰具有生产成本低，无污染，可循环利用等优点，因此，在我国的工业上得到了大量的使用；而粉煤灰则是用石灰石矿渣为主要原料，经筛分后，再以水泥代替天然的石膏骨料，制备出的人工石片，它不仅可以用于浇筑基础的钢筋网架，而且还能用作其他用途的砌筑材料。水泥基复合墙体的出现极大地推动了科学技术的前进步伐。

一、原材料对水泥基材料性能影响机理分析

水泥基材料是由水泥和砂石组成的一种复合材料，其中砂石的含量在一定范围内，其比表面积越大，其水化反应就越快，水化产物越多，所以说，在水泥基材料中砂和石的比例不宜过大，如果超过的话，就会导致硬化过程中产生大量的孔隙，从而使水泥颗粒间的结合力下降，强度降低，甚至发生开裂。当骨料的比重增大时，水泥浆体的黏度也会增加，同时，骨料之间的作用力也会随之加大，这样混凝土的抗压能力就增强，抗折强度也相应提高。

影响水泥基材料的强度和耐久性能的主要因素有：第一，水泥的水化热。当水化物的含量越多，水泥基材料的抗压、抗折强度就越高，硬化后的混凝土内部会产生的孔隙就越少，其密实度也会提高。第二，外加剂的掺量。在一定的配比下，随着外加剂的添加量的增加而增大，但当外加剂的掺量超过20%时，其吸水量将会降低，吸水性也随之减小，所以水泥砂浆的含水率与抗压、抗折强度成正比。第三，粉煤灰的密度。粉煤灰的质量分数的多少是决定了粉煤灰的细度的重要参数，细度越大，吸水力强越低，但却对集料的干缩率有较大的影响；水化硬化过程中，水泥浆的水化反应是一个动态的变化过程，水泥浆的水化产物与初始温度、外加剂等条件都会影响其凝结时间。在一定的常温下，水泥砂和粉煤灰的混合液的凝固速度和强度以及其自身的密度有关，但当外界的环境因素发生变化时，就会导致两者的结合力发生改变。

二、水泥基高流态砂的基本性质

第一，水泥基高流态砂浆的组成。水泥基高流态砂浆的主要组成部分是由粗骨料、细颗粒和粉煤灰构成的骨架结构，在一定的条件下，骨料的体积分数与水的质量比会产生变化，而细骨料的粒径大小又决定了水泥基的用水量，因此，在试验过程中，我们要控制水的用量，使水泥的用量达到最大。第二，水泥基配比的影响。水泥的强度和稳定性是通过配比来反映的，同时，混凝土也受原材料的影响，当胶凝材料的比例合适时，可以提高抗渗能力，减少渗透性，降低干缩率，从而增加抗冻性，当胶凝材料的比重过大时，会出现大量的孔隙，导致硬化后的收缩增大。所以说，适当地选择胶凝材料的种类、数量以及掺入密度，都对混凝土的抗压性能有很大的帮助作用。

三、原材料对水泥基高流态砂浆性能影响研究

水稳砂浆的主要作用是使水泥颗粒与基料之间的自由表面能得以充分的润滑和消除，从而提高水泥砂浆的流变性能。在水泥基材料中，水泥和水的质量对凝结硬化后的水泥石的强度有很大的影响；而当水泥石的黏度较低时，骨料间的摩擦系数会降低，同时，由于骨料间的相互排斥力，骨料间的碰撞会更加剧烈，所以在一定的温度范围内，相同体积的原料中的水越少，那么它的黏聚指数也就越小，因此，可以用较多的水量来代替这些物料，这样就能使水泥混凝土的整体粘聚性大大增加，而且也有利于防止产生离析，但这又势必增大施工量。

1.高流态砂浆的养护

高流态砂浆的成型工艺是指将水泥、沙、石子混合均匀后，通过破碎机将骨料和细粉尘等物料与水拌合，搅拌成一定颗粒的混凝土后，经养护并浇筑封闭于干燥的密实模具内，在密实模中养护，形成硬化体，然后进行凝结和压滤，使骨料与沙石之间的空隙得以排除，从而得到密实的水泥基复合材料。

养护方法：在水泥砂浆的表面喷洒水，使其保持一定的湿度并及时进行浇水，使其湿润后形成薄膜，然后再将覆盖材料撒入其中，从而达到密实保水性的目的。养护时间：在水泥砂浆的表层喷洒，使之充分润湿，并缓慢降温，以保证水泥基保水性的混凝土具有足够的强度和耐久性，一般情况下，当水泥砂浆的温度低于28°C时，可以采用慢速降温和快速降温的方式来维持。养护的部位：水泥砂浆的拌制、运输、摊铺及振捣等均要按照标准的规定和要求，并且要注意防止漏振或过振。同时，还要对拌合物的含水量进行控制避免拌合物的泌水现象。此外，还应做好对骨料的搅拌工作，确保骨料的含水量符合规范的设计值。养缝区：在水泥的硬化过程中，由于外界因素的影响会出现大量的泌水，所以为了减少这些原因，可利用碎石等粗细骨料来填充裂缝。

2.原材料的成型

当浆液中的水泥砂、粉煤灰等物料与水泥砂、粉煤灰混合后，在搅拌作用下，将其拌和成块状，然后加入适量的水和外加剂，使其拌合物均匀，形成了一种新的混凝土材料，这种新的骨料被称为“两相复合”。“两相复合”是指两种或多种成分的胶凝物质，它们之间的相互黏结，组成一个新的骨料体系。在水泥粉尘的作用下，将水泥加入砂中，并利用振动压辊的旋转使其产生摩擦，把磨机的主轴向右移动，同时带动砂辊转动，使其压入水中，以防止其黏结在一起。

试验用量：水泥浆的成型用量为每立方米水泥体积比换算下来，并记录。第一，加入水泥：在配制混凝土时，应先将所需的各种材料混合均匀，然后将各部分的材料分别装入模具中，在装入的时候要注意把各个部分的材料放在一起，并且要保证每个部位的材料都能全部装满。第二，搅拌：在 进行配料时，应先把需要加水的块材放入到规定的位置后，再把其放到指定的地方上，同时，也要控制好搅拌时间。第三，整理：将所需的原材料按照顺摆放整齐，并做好标记，以便于观察。第四，压实：压实完成后，应该及时对其表面的松散物和其他杂质清扫干净，以备下一步检查。如果有的颗粒比较粘稠，就可以放平，否则会影响后面的检测工作。第五，干燥：为了使水泥与砂浆之间的黏结更加牢固，还必须对其充分地通风处理。

3.原材料的性能评价

在试验前，需要对水泥基配比进行分析，以确定水泥浆的最佳用量和配比，并为后期强度的测定提供准确的数据依据。

第一，粉煤灰：粉煤灰是由煤炭工业提炼出来的一种固体废弃物，它是由多种矿物组成的混合物经高温燃烧所产生的产物。第二，硅酸钙：硅酸盐的主要成分是Si-OH，其性质为热稳定性差，但其物理化学性能稳定，在常温下可作为水泥的添加剂使用。第三，细砂：细砂的质量好坏直接影响到混凝土的施工速度和工程造价。一般情况下，细沙的密度应控制在25～30g/m3，但也不能太大，否则会严重影响到工的效率与经济效益。第四，粗骨料：粗骨料的力学性能较好，但是不适合用于离析实验。因为它的颗粒级配不均，离析时间较长，离析后的试样的抗压、抗拉强度、断裂伸长率等都会有所差异。

4.水泥基高流态砂浆抗压强度

由水泥基材料组成的砂浆体，是一种由水泥和水拌和而成的复合结构。由于水在砂浆中的分散性大，因此，在一定条件下，水泥颗粒之间会形成较大的空隙层，而这些缝隙层的存在会使水泥与集料黏结，使其失去粘聚性，从而导致强度降低。

当骨料的化学成分较多，混合后，骨料的抗压强度也比较低时，即出现的裂缝就很少，此时就可以使用粉煤灰来作为混凝土的原料了。但是当骨料的粒度较小，比表面积大的情况下，其抗压强度的下降是非常明显的；当粒径小于1mm的时候（如碎石），抗剪强度的上升趋势与粉煤灰掺量、细度有关。所以，我们一般用粉煤灰代替石渣，这样不仅能减少成本，还能提高集材的综合性能。

5.高流态砂浆的渗透率

渗透率是衡量水泥浆配制的重要指标，它与水泥浆的流变学性质有关，在一定范围内，其渗透率越大，说明水泥砂浆的流变性就越好，水化反应就越快。

水泥砂浆的渗透性随着空隙比的增大而减小，但当达到了一个临界点时，其渗透系数反而降低了，这是因为当高流态砂浆的总含水量大于凝结前的自由水的含量时，会使水泥颗粒表面形成一层胶结物，使水泥与集料之间的黏结强度下降，导致硬化体的抗剪切屈服量减少，从而出现抗压能力不足的现象；当高流体处于较低的含水状态中时，由于集料内部的孔隙压力的消失以及孔隙的逐渐增多，使得混凝土的密实度和密实性变差，此时，骨料间的作用力也随之减弱，因此，会产生裂缝，这时我们需要增加水泥的掺量来抵消这种收缩应力，以提高水泥的综合性能。

6.试验原材料的检测

实验原材料的质量是水泥浆体与水拌合物组成成分的基础和保证，是水泥砂浆设计的基本条件。试验所用的水样应符合下列要求。

第一，所选E材料必须具有代表性，且所含的水泥用量要均匀。第二，所选的原材料应无毒害，无腐蚀性。第三，所选的原料及用量的确定应以水泥净度、孔容饱满为标准，并在试验中进行适当调整。本课题选用的粉煤灰和河沙作为制备混凝土的主要来源，因为粉煤灰的颗粒较大，比表面积较小，所以可以将粉煤，灰用于水泥基配制硬化的试样，可使试样的强度得到提高，而且还能减少拌合物的自干性，降低成本。由于粉煤灰的价格低廉，且对环境污染小，因此，也可用作水泥基配制的胶结剂。而河沙的掺入则会对砂率产生影响，使其自重增大，同时，也会使其密实度下降。

结语

综上所述，水泥砂浆的主要功能是用来降低水泥的水化热，从而使水泥的流动性加强，防止其发生水化反应，提高混凝土的密实性，增强抗压强度。水泥砂浆的细度对其密实性有很大的影响，在相同的配比下，细度越大，水泥颗粒越容易下沉，越有利于水泥的凝结硬化，但当掺量过大时，会导致空隙率增大，进一步会使骨料离析，同时，也增加了施工的困难程度。