摘要：通过对不同灰砂比和减水剂掺量下水泥砂浆流动度的测试分析，研究了灰砂比和减水剂掺量对砂浆流动性的共同影响。研究结果表明：灰砂比和减水剂的增加对砂浆的流动性都会起到促进作用，当灰砂比和减水剂中的某一个参数处于设计中值时，另一个参数的变化对砂浆流动性影响最为显著。通过多元回归分析，得出 Y =891×X1+15.6×X2，R2=0.9，通过这两个参数可以很好地对砂浆流动性进行设计与预测。 水泥砂浆是最常见的建筑材料之一，被广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。流动性是砂浆最基本的性能，它不仅关系到施工进度、劳动强度，更重要的是严重影响硬化后砂浆的力学性能和耐久性能。 质地均匀的砂浆可视为细骨料悬浮于浆体中的二元混合粒子悬浮体系，砂浆的流动是砂浆内部组成相互作用的宏观表现，可以看作浆体润湿润滑作用下细骨料之间的相对运动过程，因此有理由认为细骨料颗粒特性、浆体的流变特性以及浆体与细骨料之间的相对含量对砂浆的流动性均有比较重要的影响。以往对砂浆流动性的研究往往集中在单一影响因素上，如水灰比、减水剂、胶凝材料等对砂浆流动性的影响，但单一影响因素很难对实际砂浆流动性设计和调控进行理论指导。造成这一现状的原因在于，这些单一影响因素之间相互作用和影响，不构成砂浆流动性的直接影响因素。
01实验部分 1.1 实验原材料 ①水泥：厦门美益建材有限公司生产的 P·II 52.5 水泥，其化学组成如表 1 所示，物理性能如表 2 所示。 ②砂：级配良好的中砂，符合 JGJ525- 2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的规定，砂的最大粒径不超过 5 mm，所选中砂的检测数据见表3，其级配见表4。 ③减水剂：萘系高效减水剂，粉体。 1.2 试验方案 为研究浆体流变性能及相对用量对砂浆流动性的影响规律，选取水泥为单一胶凝材料，同时固定水灰比，通过调整减水剂的掺量来调整浆体的流变性能，研究灰砂比和减水剂掺量对水泥砂浆流动性的影响。设计砂浆配合比时将水灰比固定为 0.55，灰砂比选取为 0.305、0.322、0.340、0.356、0.374、0.392、0.409，减水剂掺量为 0、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰。 1.3 试验方法 采用跳桌试验测试砂浆的流动度，由于实验中砂浆的流动度较大，在操作时为了更好区分砂浆流动度的差异，除跳桌不振外其它操作步骤参照 GB/T 2419- 2005《水泥胶砂流动度测量方法》。 02实验结果与讨论 2.1 减水剂掺量对砂浆流动性的影响 在灰砂比保持不变的情况下，随着减水剂掺量的增加，砂浆的流动度逐渐增大，且通过作图可以发现减水剂掺量越大砂浆的流动度的增大趋于平缓，此时减水剂的掺量达到饱和，这与观察到的砂浆泌水现象相一致。通过试验可以得出减水剂掺量对低灰砂比砂浆流动性的影响见图，减水剂掺量对高灰砂比砂浆流动性的影响见图2。 2.2 灰砂比对砂浆流动性的影响 在减水剂掺量保持不变的情况下，随着灰砂比的增大，砂浆的流动度逐渐增大，这可能是富余浆体量的增多降低细骨料之间摩擦力的作用效果。灰砂比越大，砂浆的流动度越趋于平稳，这可能是由于富余浆体对降低细骨料之间的摩擦力的作用效果趋于饱和且灰砂比增大浆体变粘的缘故。通过试验可以得出灰砂比对砂浆流动性的影响，见图 3、 图 4。将图 3 与图 4 对比，可以直观地看出同一系列的减水剂掺量下变化趋势更平缓，也就是说在减水剂掺量较大的情况下，灰砂比对砂浆流动度的影响不显著。根据这一发现，有必要通过关联分析研究灰砂比和减水剂掺量这两个因素对砂浆流动性的作用效果。 2.3 灰砂比与减水剂掺量共同作用研究 砂浆的实际生产往往不可能固定灰砂比和减水剂掺量中的某一个因素，只调整另外一个因素，来满足砂浆的流动性的要求，因此有必要研究在这两个因素共同作用下的砂浆流动性。图 5 为灰砂比、减水剂掺量和砂浆流动度的三维图。 从灰砂比、减水剂掺量和砂浆的流动度的三维分析图可以看出流动度随着灰砂比和减水剂掺量的增大而增大，直观上可以定性分析出三者之间存在一个类似“线性”的斜面关系。如果通过适当的处理方法，能够得到三者之间的定量关系，那么对于实际的砂浆搅拌将有重要的指导作用。 2.4 关联分析 利用关联分析，判断流动度与灰砂比、减水剂用量两者的关系：可得因子 X1（灰砂比）的关联系数为 0.3033，因子 X2（减水剂掺量）的关联系数为 0.2980。流动度与两个参数的关联度相差不多，两者共同影响。但是通过对比两种参数的作用效果可以得出，减水剂的作用效果随着灰砂比的增大先增大后减小，存在着一个最佳作用点，见图 6。灰砂比的作用效果随着减水剂掺量的增加先增大后减小，也存在着一个最佳作用点，见图 7。综上可以得出以下结论：当灰砂比或者减水剂用量处于中位时，另一个参数的影响可以达到最佳状态。 在目前的研究情况下，已经得出灰砂比和减水剂掺量这两个因素在其中一个保持不变的条件下，另外一个因素对于砂浆流动性的影响。但是，这两个因素对于砂浆流动性的共同影响还有待进一步探讨。 2.5 多元线性回归分析 通过多元线性回归，得出结论如下：Y=891×X1+15.6×X2 ，R2=0.9式中：Y 为砂浆的流动度，mm；X1 为灰砂比，X2 为减水剂掺量，‰。可见，砂浆的流动度与浆体层厚度和减水剂掺量存在相关性，根据此多元线性回归方程，可以通过这两个参数对砂浆的流变性能进行设计和预测。 03结论 灰砂比和减水剂的增加对于砂浆流动性都会起到促进作用。在实验选择的两个参数区间：灰砂比 0.305～0.409，减水剂掺量 0～12‰区间时，当某一个参数处于中值时，另一个参数的变化对砂浆流动性影响最为显著。通过多元回归分析，得出 Y=891×X1+15.6×X2，R2=0.9，通过这两个参数可以很好地对砂浆流动性进行设计与预测。 |
