不同矿物掺合料对机制砂砂浆性能的影响

机制砂在破碎过程中会产生一定量的石粉，同时还会带入部分泥粉，它们都会引起需水量增加。同为小于0.075mm的颗粒，但两者需区别对待。泥粉对于砂浆是有害的，应该严格控制其含量，而机制砂中适量的石粉则是有益的。机制砂由于是机械破碎制成，其颗粒尖锐有棱角，这对骨料和水泥之间的结合是有利的，但对砂浆的和易性是不利的，特别是对强度等级低的砂浆易导致较大泌水率，而有适量石粉的存在，则可弥补这一缺陷。同时，石粉的掺入对完善细骨料的级配、提高砂浆的密实性都有益处，进而起到提高砂浆综合性能的结果。

矿物掺合料是改善砂浆性能的重要组分。活性矿物掺合料与水泥水化产物CH发生火山灰反应，其产物能填充密实砂浆基体，从而对砂浆强度产生贡献。矿物掺合料不仅自身具有微集料填充效应，而且还能较好的改善水泥基材料的耐久性和施工性能，另外也加强了工业废渣的合理利用，因此使用矿物掺合料制备砂浆具有积极意义。

就粉煤灰而言，随着掺量由10%到40%变化，流动性先是升高，然后明显下降。粉煤灰掺量由10%、20%、30%到40%逐级递增，对于M10砂浆，稠度由85mm增加到86mm，然后降低至81mm、79mm；对于M5砂浆，稠度由62mm升到67mm、75mm，然后降低到62mm，且最终稠度都低于基准配比。一方面，粉煤灰颗粒具有玻璃微珠特征，对减少新拌砂浆用水量、增大砂浆流动性具有优良的物理效果；另一方面，在大掺量粉煤灰的情况下，由于是等量取代且粉煤灰的密度低于水泥，胶凝材料体积增大，需水包裹的胶凝材料表面积增大，且粉煤灰需水量比为102%，而用水量不变导致砂浆稠度降低。

石粉对砂浆稠度的影响规律性不明显，但石粉能显著提高浆体的保水性，使砂浆浆体变得粘稠。机制砂中一般含有大量的石粉，由于石粉的存在提升了砂浆保水性，机制砂干混砌筑砂浆不用添加保水增稠材料如纤维素醚，即可达到国标《预拌砂浆》对DM保水性的要求（88%），保水性全部在90%以上。

石灰石粉颗粒微细，比表面积大，具有良好的保水性和抑制泌水的作用，从而减少了自由水在集料—水泥石界面的聚集，降低了界面的水灰比从而增强了界面粘结力，有利于结构的整体性。同时，石粉能填补混凝土骨料之间的空隙，增强混凝土的密实程度，使得混凝土易于成型振捣，改善了混凝土工作性。这些作用在低强度等级混凝土中特别明显，很好地解决了配制低强混凝土时强度富余过大与工作性差之间的矛盾。

矿渣砂浆试件的28d强度曲线与粉煤灰和石灰石粉试件情况相反，掺入矿渣的试件高于基准试件，且随矿渣掺量增加28d强度呈上升趋势。这是因为此次试验中矿渣的活性较高，矿渣28d活性系数达到了102%，同等质量下矿渣对砂浆28d强度的贡献要高于水泥。水泥的活性高于粉煤灰，粉煤灰的活性高于石灰石粉。

石粉掺量固定为10%，当矿粉掺量从10%递增到20%和30%时，砂浆28天强度有明显提高，由10.4Mpa提升到11.9Mpa，再升高到13.1Mpa。在同掺量矿粉的情况下，石粉含量的递增导致强度有规律的递减。当矿粉掺量高达30%时，尽管掺入了10%的石灰石粉，其28天强度还是超过了基准配合比。10%矿粉与10%石粉复合的试件与20%矿粉与20%石粉复合的试件28天强度相等，可能说明了矿粉对砂浆28d强度的增强效应与石粉对28d强度不利效应大致相当，所以导致强度基本相当，但它们复合后总体强度（10.4Mpa）低于基准配比，刚好达到M10强度等级要求。

粉煤灰试件强度情况与矿渣试件相反，固定石粉掺量10%，粉煤灰掺量从10%递增到20%和30%时，砂浆28天强度逐渐降低，由10.0Mpa降到9.5Mpa，再降到6.7Mpa。在同掺量粉煤灰的情况下，石粉含量的递增同样导致强度有规律的递减。只有在粉煤灰低掺量（10%及以下）与石粉低掺量（10%及以下）都满足的情况下才能达到M10强度等级的要求，其他情况由图3.32所示，均未达到强度要求。

总体上看，矿渣与石灰石粉复合制备的砂浆，其稠度、保水性和强度均能满足国标《预拌砂浆》要求，且优于粉煤灰与石灰石粉复合制备的砂浆。一方面，掺有矿渣的砂浆有泌水现象，但对强度影响较小；另一方面，石灰石粉有较大的比表面积，大量微细的石灰石粉颗粒掺入有助于提升砂浆的保水性，但其对强度有不利影响，二者互为补充。综合考虑，两者复合能起到节约水泥、降低生产成本的作用，且拌制的砂浆性能满足标准与工程的要求。