一种水泥基自流平砂浆级配的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥基自流平砂浆技术领域，尤其涉及一种水泥基自流平砂浆级配的 方法。
【背景技术】
[0002] 水泥基自流平砂浆是由无机胶凝材料、细骨料、填料、乳胶粉及多种添加剂复配而 成的单组分砂浆。施工时，只需按规定的水灰比加水搅拌均匀，人工或泵送浇筑于水泥砂浆 找平层的地面上，用镘刀和带刺消泡滚筒均匀地摊铺开，靠浆体的自重及流动性自流平，固 化后形成一个整体无缝、平整光滑、防水防腐、透气性好、强度高、耐磨损以及经济耐用的地 坪。从自流平的承载要求差异可分为垫层自流平和面层自流平，面层自流平对表面平整度 以及耐磨性等性能要求更高。
[0003] 20世纪80年代以来，美国、法国、德国、意大利、瑞典、芬兰等发达国家，相继研宄 开发生产了地面用自流平砂浆，并得到了广泛使用。产品类型包括水泥基、石膏基、菱镁基、 沥青基与合成树脂基等5种地面材料，但生产、应用较广的还是水泥基自流平砂浆。我国自 流平材料起步较晚，主要应用于灌浆补强材料和地坪材料。目前，很多家装也开始考虑用水 泥自流平代替传统的地面找平材料，省时省力且平整度好，强度高，一般产品浇筑6h就可 以上人操作。随着人们生活水平的提高，对居住舒适度有越来越高的要求，越来越多的业主 选择铺设木地板甚至PVC地板，水泥基自流平的高平整性可以很好的解决基层的平整度问 题，并且施工速度快，省时省力，在家装行业有着很大的应用前景。
[0004] 但是作为最复杂的砂浆产品之一，水泥基自流平在配方设计上存在着一系列的技 术问题，主要是三大矛盾的平衡问题：第一，湿砂浆的高流动性和稳定不离析性；第二，快 凝早强性与施工阶段流动度保持性；第三，高含量的细粉料与后期硬化砂浆的收缩性。如何 正确处理好流动性和稳定性、早强与缓凝、收缩与膨胀之间的矛盾，就需要选择安定性好、 收缩值相对较小的水泥和掺加适量的补偿水泥收缩效果明显的膨胀材料，以及昂贵的化学 外加剂才能实现。
[0005] 之前对自流平的配方优化多数都将注意力集中在胶凝材料及化学外加剂上，后来 随着自流平产品在国内市场的不断成熟，人们也开始注意到砂子的级配对自流平砂浆的性 能也有很大的影响。而且如果，能够通过调整粉料骨料的级配，可以省去其他外加剂的加 入，降低成本。但是，生产企业以及很多产品开发者知道配方需要调整级配，却不知道如何 调整，只能通过现有的几种砂子，进行简单的排列组合，在尽最大能力的条件下，通过试验 验证级配的合理性，往往需要很多的时间和精力。而且调整出来的测试结果最好的配方，也 许还没有达到最佳的级配，还可以进行微调整。这就需要数学模型的帮助来指导配方设计。
[0006] 20世纪90年代初，Fuller与Thompson提出了颗粒体系（胶凝材料+骨料）的理 想级配曲线，简称Fuller曲线。其数学表达式为：
[0007]
[0008] 式中：Psd为固体颗粒通过筛孔d的百分比);
[0009] d为筛孔尺寸（mm);
[0010] Dmax为骨料最大粒径（mm)。
[0011]当胶凝材料+骨料系统满足式1时，就能获得最密实的颗粒粒径分布，在该系统 中，细颗粒胶凝材料填充中颗粒/砂之间的空隙，中颗粒/砂又填充粗颗粒/石子之间的空 隙。Fuller还提出，当颗粒材料（胶凝材料+骨料）总量中胶凝材料的含量（B值）已知， 则式1可变形为表征粗骨料的理想级配曲线，数学表达式如下：
[0012]
[0013] 式中，B为颗粒材料胶凝材料+骨料总量中胶凝材料的含量（％)，按式3计算：
[0014]
[0015] 其中，c为混凝土中胶凝材料的用量，a为混凝土中骨料（砂+石）的用量。
[0016] Fuller曲线是一个可以实现全配方不同颗粒密度堆积设计的有力工具，在建筑混 凝土领域，尤其在砂浆应用中均有提到。但在砂浆行业中只是作为理论，还没有人进行过定 量精确的操作。
[0017] 目前，本领域技术人与按一般按照JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方 法标准》中砂颗粒级配区进行砂颗粒级配，如表1所示：
[0018] 表1 JGJ52-2006砂颗粒级配区砂颗粒级配数据表
[0019]
[0020] 配置混凝土时宜优先选用II区砂。当采用I区砂时，应提高砂率，并保持足够的 水泥用量，当采用III区砂时，宜适当降低砂率，；当采用特细砂时，应符合相应的规定。
[0021] 混凝土的级配技术是较成熟的且已广被人们认可的技术，，但只限于大于4. 75mm 以上的集料进行设计。JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中高强混凝土的原材料 规定，粗骨料宜采用连续级配，其最大公称粒径不宜大于25. 0_，针片状颗粒含量不宜大于 5. 0%。细骨料的细度模数宜为2. 6~3. 0,也就是中砂。
[0022] 由中国铁道科学研宄院起草编写的《水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》中要求， 细骨料（砂）细度模数1. 4~1. 8,应采用河砂、山砂或机制砂。细骨料应为最大粒径小于 2. 5mm的岩石颗粒，颗粒级配应符合表2规定：
[0023] 表2细骨料的颗粒级配要求数据表
[0024]
[0025] 无论是混凝土制品还是CA砂浆制品，达到级配要求产品性能才能优化；但以上两 种规定的上下限范围较宽，实际上满足范围的条件下石子及砂子并不一定达到最密实的堆 积。有的只对砂子集料进行规定，实际应是做全配方系统紧密堆积的设计。而且现有的标 准以及技术规范中，只对骨料进行比较粗糙的规定，范围宽泛，缺乏精确的理论模型。在水 泥基自流中并没有关于全配方级配设计的相关研宄与报道。
[0026] 水泥基自流平与混凝土（一般都是泵送流态混凝土）及CA砂浆（高流态砂浆） 相似，也是对流动性、泌水性有很高要求的产品，因此在级配上应加以控制。
[0027] 李阳在《自流平砂浆骨料配比的研宄与设计》中提出了一种骨料定量化配置设计 方法，利用Dinger-Funk方程，需要激光粒度分析仪进行砂子的粒度分析，输出到计算机， 利用计算机程序进行设计计算，但是该方法只是对砂子进行了设计，没有对全配方进行设 计，而且需要激光粒度分析仪辅助，设计计算过程比较复杂。
[0028] 沈嫣秋在《砂的颗粒级配对自流平砂浆性能的影响》中采取了几种不同的砂的不 同配比，进行强度等性能的测试，发现颗粒级配不同对强度流动度有影响，但是到底怎样的 级配是最佳的也没有系统的研宄。
[0029] 李战国等人在《砂的粒径分布对地面用水泥基自流平材料流动度及强度的影响》 中根据砂子的颗粒级配做了四种不同的比例，并进行了流动度和强度的测试。但是这四种 比例是如何得出的没有明确阐述。由此，本申请人提供了一种水泥基自流平砂浆级配的方 法。
【发明内容】
[0030] 本发明解决的技术问题在于提供一种水泥基自流平砂浆级配的方法。
[0031] 有鉴于此，本申请提供了一种水泥基自流平砂浆级配的方法，包括以下步骤：
[0032] A)，将砂子按照一系列粒径依次进行筛分析；
[0033] B)，称取每号筛的筛余量，分别计算不同粒径砂子的分计筛余百分率、累计筛余百 分率和通过率；
[0034] C)，将步骤A)中的砂子按照不同粒径进行初步级配设计；
[0035] D)，以步骤C)中砂子的初步级配设计方案为基础，按照下述公式计算P值并绘制 颗粒级配曲线：
[0036] p = mXsX100;
[0037] 其中，p为某一粒径砂子的透过率；
[0038] m为步骤C)中某种砂子占砂子总量的百分率；
[0039] s为步骤B)中某种砂子在某一粒径的通过率；
[0040] E)，初步确设定粉料与骨料的比例和Fuller曲线的最大粒径，按照公式3得到B 值，按照公式2计算得到Psd值，绘制Fuller曲线；
[0041] F)，将所述颗粒级配曲线与Fuller曲线进行比较，若偏差较大，则重复步骤C)、 D)、E)和F)，至颗粒级配曲线与Fuller曲线有3个以上的点重合时，得到水泥基自流平砂 浆级配比例。
[0042] 优选的，所述砂子包括40~70目的粗砂、50~100目的中砂和100~200目的细 砂。
[0043] 优选的，所述筛分析筛子的粒径包括0· 90mm、0. 60mm、0. 45mm、0. 315mm、0. 22_、 0· 154mm、0.1 lmm 和 0· 074mm〇
[0044] 优选的，所述筛分析为先进行振筛机筛分再进行手筛。
[0045] 优选的，所述步骤C)具体为：
[0046] 将步骤A)中的砂子按组分划分，分为：粗砂、中砂与细砂；
[0047] 将上述三种组分的砂子，按照0:0:1、0:1:1、1:0:1和1:1:1的比例关系进行级配 设计。
[0048] 本申请提供了一种水泥基自流平砂浆级配的方法，首先将砂子进行筛分析，使不 同粒径的通过不同粒径的筛子，再称取每号筛的筛余量，分别计算不同粒径砂子的分计筛 余百分率、累计筛余百分率和通过率，然后将砂子进行初步级配设计，为最终砂子的级配提 供对比基础，以初步级配设计方案为基，按照公式P = mX S X 100,将上述筛分析后计算的 结果与初步级配设计方案中砂子的比例进行运算，得到P值，即为按照初步级配设计方案 某一粒径砂子的通过率，从而绘