建筑干砂漿的研制

    　我國(guó)建筑工程中的砌筑抹灰用砂漿，大多采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)攪拌、臨時(shí)配制的方法，砂漿材料大多就地取材，對(duì)水泥、砂一般不作元素檢測(cè)分析，尤其是砂的含硅量、含泥率、含水率極不一   致，導(dǎo)致配制的砂漿強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)，砂漿性能差，影響砌筑工程質(zhì)量，有的甚至因此發(fā)生工程質(zhì)量事故。如 1997 年 7 月浙江省常山縣城南小區(qū)第 51 幢住宅發(fā)生倒塌的重大事故，其原因之一是砂的含泥量高達(dá) 31 ％，砌筑砂漿強(qiáng)度在 M0.4 以下，無(wú)粘結(jié)力。

    　建筑砂漿是建筑工程的重要組成材料，其質(zhì)量必須穩(wěn)定、能經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)且可靠性高。

    　“ 建筑干砂漿 ” 發(fā)明專利 ( 專利公開號(hào) CN 1219520A) 涉及的是一種建筑干砂漿及其制作方法，特別適用于各種標(biāo)號(hào)的建筑水泥砂漿和可完全替代混合砂漿。用細(xì)磨粉煤灰配制的高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿，可用于高層建筑工程和公路橋涵工程以及配制混凝土。

    　建筑干砂漿的重要材料之一是砂漿活化劑 ( 專利公開號(hào) CN 1218776A) ，是原專利產(chǎn)品 “SHJ— 1 石灰精 ” 后續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品。實(shí)踐證明，砂漿活化劑和粉煤灰同時(shí)摻入建筑砂漿中，不但可以全部替代石灰，而且置換水泥量可達(dá) 35 ％左右。摻砂漿活化劑制作的砂漿具有強(qiáng)度高、和易性好、收縮率低等特點(diǎn)。

2  原材料及配合比

2.1  水泥

    　水泥強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，普通砂漿采用 32.5 級(jí) ( 原 425#) 水泥，高標(biāo)號(hào)砂漿采用 42.5 級(jí) ( 原 525#) 水泥。

2.2  砂

    　建筑干砂漿用砂需符合表 1 要求。

表 1  建筑干砂漿用砂要求

 2.3  粉煤灰

    　一般采用 Ⅲ 級(jí)灰，細(xì)度合適的原狀灰亦可配制普通建筑干砂漿；配制高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿須將   粉煤灰細(xì)磨至粒度 50 ～ 10μm ，磨細(xì)粉煤灰比表面積為 3000 ～ 5000cm2/g ，堆積密度為  550 ～ 800kg/m3 ，粉煤灰化學(xué)組成要求見表 2 。

表 2  粉煤灰化學(xué)組成要求(%)

    　為充分發(fā)揮粉煤灰的活性，提高細(xì)磨粉煤灰的有效利用率，對(duì)原狀粉煤灰的處理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

    　(1) 含碳量高于 8> 的原狀粉煤灰應(yīng)進(jìn)行脫碳處理，使含碳量降到 0.7% ～ 1.8% 。

    　(2) 原狀粉煤灰用 200 L 振動(dòng)球磨機(jī)或超細(xì)磨進(jìn)行細(xì)磨加工，使其粒度從 300 μm 左右加工到 50 ～ 10μm ，接近亞超細(xì)級(jí)顆粒標(biāo)準(zhǔn)。

    　(3)  粉煤灰中含有 50% 左右的玻璃質(zhì)微珠，具有質(zhì)輕、耐磨、有較高的化學(xué)能及表面活性好的特點(diǎn)。采用濕排粉煤灰時(shí)，應(yīng)充分利用漂浮在水面上的粉煤灰微珠。  

2.4  砂漿活化劑

    　采用 SHJ—2 石灰精 ( 商品名稱 ) 。

2.5  建筑干砂漿配合比 ( 質(zhì)量% )

3  建筑干砂漿配制與性能
3.1  普通標(biāo)號(hào)砂漿配制及性能

    　采用普通 32.5 級(jí)水泥摻入粉煤灰、砂、添加砂漿活化劑，配制的不同標(biāo)號(hào)建筑干砂漿的配比   及不同齡期抗壓強(qiáng)度見表 3 。

    　從表 3 可見，摻入粉煤灰的建筑干砂漿，粉煤灰置換水泥量約為 30> ～ 35> 。建筑干砂漿具有較高的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度持續(xù)上升， 28d 強(qiáng)度分別比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度提高 63% 、 45.3% 、 38.6% ； 90d  強(qiáng)度提高率分別為 82.2% 、 82.1% 、 74.0% 。抹灰砂漿的強(qiáng)度也均在 M10 以上。說(shuō)明粉煤灰在砂漿活化劑作用下活性被激發(fā)，不僅使水泥置換率增加，而且參與水化反應(yīng)，制成的砂漿具有較高的強(qiáng)度。

3.2  高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿配比及性能

    　采用 42.5 級(jí)高標(biāo)號(hào)水泥，同時(shí)摻入細(xì)磨粉煤灰、砂、砂漿活化劑的高標(biāo)號(hào)建筑干砂   漿的配比及相應(yīng)齡期抗壓強(qiáng)度見表 4 。

    　從表 4 采用細(xì)磨粉煤灰配制的高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿性能測(cè)試結(jié)果表明，粉煤灰細(xì)磨   至接近   亞超級(jí)顆粒時(shí) ( 細(xì)于水泥 ) ，其惰性充分轉(zhuǎn)化為活性，活化能更高，砂漿強(qiáng)度得到更大的增長(zhǎng)   。標(biāo)號(hào) M15 、 M20 的建筑干砂漿比相應(yīng)的傳統(tǒng)砂漿 28d 強(qiáng)度分別提高 108 ％和 113> ， 90d 強(qiáng)度分別提高 134 ％和 143.5 ％；粉煤灰的水泥置換率也有較大提高。

3.3  建筑干砂漿與混合砂漿性能比較

3.3.1  配比

    　采用添加砂漿活化劑配制的建筑干砂漿 S026-2 和采用石灰膏配制的混合砂漿 S026-1 的配合比見表 5 。

 3.3.2  建筑干砂漿與混合砂漿性能比較

   　由國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試的 S026-1 、 S026-2 的性能數(shù)據(jù)見表 6 。

    　表 6 結(jié)果表明，添加砂漿活化劑的建筑干砂漿與石灰膏普通混合砂漿相比，具有抗壓強(qiáng)度高、抗凍性能好、收縮率小等優(yōu)點(diǎn)。

4  試驗(yàn)分析

4.1  砂漿活化劑的作用

    　粉煤灰在砂漿活化劑的作用下，激發(fā)了活性，不再是單純的作為填料，而是參與砂漿水化反應(yīng)，置換 30% ～ 35% 的水泥。這是因?yàn)?，砂漿活化劑在粉煤灰中引入很活潑的 Si-Cl ，使其中的 Si 轉(zhuǎn)化為 Si-Cl ，在水化反應(yīng)中其與 Al-OH 、 Mg-OH 反應(yīng)生成水泥石物質(zhì)。從而提高建筑干砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗凍融性能、抗?jié)B性及抗碳化性能，并減少干燥收縮。

4.2  粉煤灰磨細(xì)的作用

    　(1) 細(xì)磨后，粉煤灰玻璃體顆粒被打碎，比表面積從 3000 ～ 5000cm2/g 增大至 7000 ～ 15000cm2/g 。表面能大為增加，活性更易發(fā)揮。細(xì)磨的粉煤灰不僅具有填料效應(yīng)和細(xì)集料效應(yīng)，而且從水泥水化反應(yīng)中的客體位置轉(zhuǎn)化為參與水化反應(yīng)的主體位置，成為重要的反應(yīng)組分，其與 Ca(OH)2 反應(yīng)生成的硅酸鈣、鋁酸鈣等水泥石以及不溶于水的硅鋁化合物，有效地堵塞了砂漿的毛細(xì)通道，增加了砂漿的密實(shí)度，提高了砂漿的耐水性能和抗?jié)B性，較大程度地提高了砂漿強(qiáng)度，置換水泥量有了更大的增加。

    　(2) 細(xì)磨后，粉煤灰表面能更高， “ 滾球軸承 ” 的潤(rùn)滑作用更強(qiáng)，在砂漿中降低了顆粒間的摩擦力，砂漿的和易性明顯改善。

    　(3) 細(xì)磨粉煤灰的微細(xì)填料作用，增強(qiáng)了砂漿的密實(shí)度，不僅提高了水泥置換率，而且減少了水泥的水化熱，減少溫度裂縫，砂漿的強(qiáng)度得到更大的提高。

    　(4) 建筑干砂漿如采用細(xì)磨的增鈣粉煤灰作摻入料，經(jīng)試驗(yàn)確定最佳配比和補(bǔ)充相應(yīng)的元素含量，制備的建筑干砂漿水泥置換量可望在 50% 以上，而且砂漿強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、密實(shí)性和和易性更好，可作為混凝土小型砌塊的專用砂漿。

5 　結(jié)束語(yǔ)

    　(1) 建筑干砂漿可作為公路橋涵工程和高層建筑工程的專用砂漿。但是如用作高標(biāo)準(zhǔn)公路的路面砂漿，應(yīng)在高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿的基礎(chǔ)上補(bǔ)充高耐磨、耐高凍融、耐高沖擊力的材料，并經(jīng)試驗(yàn)確定優(yōu)化配比，以保證路面砂漿的耐久性與耐候性。

    　(2) 高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿可配制商品混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)可達(dá) C40 ，密度低于 1950 kg/m3 的輕集料混凝土可廣泛應(yīng)用于土木建筑工程的承重結(jié)構(gòu)。

    　(3) 建筑干砂漿配制的商品混凝土價(jià)格為 250 ～ 400  元 /m3 。產(chǎn)品使用方便，具有廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)潛力。

表 3 不同標(biāo)號(hào)干砂漿配比及相應(yīng)齡期的抗壓強(qiáng)度對(duì)比

表 4 高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿配比及相應(yīng)齡期抗壓強(qiáng)度

表 5 砂漿配合比