砂在砂浆中的堆积密度的计算方法研究.pdf

砂在砂浆中的堆积密度的计算方法 唐天宗黄新张存涛 (北京航空航天大学土木工程系，北京100083) [摘要]本文将砂浆体中的砂颗粒及其表面包裹着的一层水泥浆膜看作为复合颗粒，从而 通过理论计算推导了砂在砂浆体中的堆积密度的计算方法。通过试验确定了公式的参数， 并验证了该方法的有效性。采用该方法可以得到在相同流动度下砂在砂浆中的最佳粒径分 布。 [关键词]砂；粒径分布；砂浆；堆积密度；计算方法 水泥混凝土作为一种建筑材料，是现代最重要的工程结构材料之一跚。自流平混凝土 是一种具有高工作性能和较好耐久性的高性能混凝土。在建筑工程的混凝土施工中尤其是 高层建筑的箱基底板及节点处、建筑复杂结构处、隧道的衬砌中，往往因为结构配筋稠密 复杂，断面狭小，振动棒不易插入，难以振捣成型；在施工中经常由于操作不熟练而产生 漏振、过振，引起混凝土的不密实；混凝土在振捣过程中还易引起钢筋、埋件、预留空洞 的移位，从而影响混凝土的强度和耐久性；在城市施工中，有些工程要求降低施工噪声， 有些工程要求大面积浇筑、搭脚手架工作量大且工期要求紧迫，这些施工难题和特殊工程 都需要具有高工作性能的免振捣自流平混凝土来解决和实施。23。 自流平混凝土浆体的流动性受混凝土骨料的粒径分布的影响。粒径分布决定着混凝土 浆体的堆积密度，当较大骨料问的空隙中的砂浆被较小骨料粒取代时，被挤出的这部分砂 浆对其流动性是没有贡献的。这意味着在保持混凝土浆体流动度不变的前提下，堆积密度 越大所需砂浆越少，也就是说在骨料与浆体比例一定的情况下，混凝土的骨料的堆积密度 越大，其流动性就越好。这就需要寻找一个有效的方法来调整混凝土的粒径分布，使我们 能够根据混凝土的粒径分布推算出混凝土浆体的堆积密度，从而指导实际建设中的自流平 混凝土的配比。 为解决此任务要建立混凝土中骨料颗粒粒径分布与堆积密度的关系。已有的研究大都 局限于二粒径和三粒径干粉体系的研究。。51，难以指导实际生产。Stovall等…曾推导出连 续粒径的堆积密度公式，该公式是关于三粒径干粉体系的研究。”，难以指导实际生产。文 献[1]提出了浆体中连续粒径粉体的堆积密度方法，其基本思想为假设：浆体中分散的粉体 颗粒表面包裹着一层水膜，将粉体颗粒及包裹它的水膜看作复合颗粒，从而把实际浆体中 分散的颗粒体系转化成假想相互接触堆积的复合颗粒干粉体系。用Stovall公式计算出复 合颗粒的堆积密度，再通过一定的转化关系就可以最终得到浆体中粉体颗粒的堆积密度。 本文的研究正是利用文献[i]中建立的计算公式，将其应用于砂浆体中的砂颗粒的堆积 密度计算，从而可以研究其颗粒堆积密度对流动性能的影响，指导实际生产。 1-基本思想 本文假设：当砂浆稠度一定时，决定自流平混凝土流动性的主要部分是包裹在石子颗 粒表面的砂浆，而堆积在颗粒间的孔隙中的砂浆对其流动性没有贡献；同样的，当砂浆稠 度一定时，影响砂浆流动性的主要部分则是沉积在砂子颗粒表面的水泥浆。由此，本文将 石子及包裹其的砂浆膜看作复合颗粒；同理，把砂与水泥浆膜也看作是复合颗粒(图1)。 对于砂浆的流动度具有决定性作用的是砂颗粒的外层包裹的水泥浆膜的厚度与稠度，当水 泥浆的稠度一定时，则砂浆流动性就取决于水泥浆膜的厚度。 隧翦i趱圈i蘑 卜砂颗粒2一水泥浆3一假想的水泥浆膜4-砂与水泥浆膜的颗粒 (a)实际砂浆体体系 (b)假想复合砂浆颗粒体系 图1两种体系的堆积方式 本文主要研究砂浆中的砂颗粒的不同粒径分布对于其堆积密度的影响，以及其对与砂 浆流动性的影响，并建立一种计算砂浆体中砂颗粒堆积密度的方法。 2．计算公式说明 2．1假想干粉体系堆积密度公式 假想干粉体系颗粒的堆积密度公式…： (1) ’1 庳：———————————————』王————————————一 l—a—q)畹昌(锄+‘‘+曙瓣f一9】—睡．1，Uf+D+‘‘+嚏．，I矗曲】 式(1)中： rl：粒径组数，增大n值可以接近连续地反映粒径分布； ∞：粒