石粉對摻外加劑濕拌砂漿的改性作用研究

連亞明，徐仁崇，陳超，石瑩

（1.廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，福建　廈門　361004；2.廈門天潤錦龍建材有限公司，福建　廈門　361027）

石粉對摻外加劑濕拌砂漿的改性作用研究

連亞明1,2，徐仁崇1,2，陳超1,2，石瑩1,2

（1.廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，福建廈門361004；2.廈門天潤錦龍建材有限公司，福建廈門361027）

本文通過石粉取代10% 的細(xì)集料，研究了石粉對摻外加劑濕拌砂漿基本性能的影響。結(jié)果表明：摻入石粉對濕拌砂漿的稠度、保水率、凝結(jié)時間和強(qiáng)度都有積極的改善作用；摻入石粉對砂漿保水增稠劑的保水增稠作用和砂漿緩凝劑的凝結(jié)時間調(diào)節(jié)作用具有促進(jìn)作用。

石粉；濕拌砂漿；保水增稠劑；緩凝劑

0　前言

基于環(huán)境保護(hù)、提高經(jīng)濟(jì)和社會效益、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會可持續(xù)發(fā)展等原因，禁止現(xiàn)場攪拌砂漿，推廣預(yù)拌砂漿，已成為行業(yè)政策和共識[1]。濕拌砂漿指將原材料按一定比例拌制后，采用砂漿攪拌運輸車運至建筑工地，放入專用儲存池，并在規(guī)定時間內(nèi)使用完畢的砂漿。濕拌砂漿可利用現(xiàn)有預(yù)拌混凝土生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，并免去烘干砂子環(huán)節(jié)，相對于干混砂漿來說，濕拌砂漿具有低能耗、減少二次粉塵、避免二次攪拌和現(xiàn)場噪音污染等有利條件，故低投資、低成本、批量化生產(chǎn)的濕拌砂漿更具有節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)及競爭力的優(yōu)勢。

我國石料資源豐富。在開采和加工石材的過程中會產(chǎn)生大量石粉、石屑。相關(guān)研究[2-4]表明：花崗巖石粉為惰性材料，在水泥制品中主要起到填充作用，但其微集料效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)能夠改善新拌混凝土性能。開發(fā)利用石粉作為水泥制品摻合料具有潛在的巨大市場，同時具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)意義。

預(yù)拌砂漿具有時效性要求，拌制后應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)用完。攪拌站預(yù)拌的濕拌砂漿生產(chǎn)運輸量較大，而砂漿施工過程一般較長，這要求砂漿使用過程中要保持性能的穩(wěn)定。為了適應(yīng)現(xiàn)代化建筑規(guī)模化施工模式，對砂漿的工作性能提出了更高的要求，而濕拌砂漿性能的穩(wěn)定性則是施工質(zhì)量的重要保障。本文利用石粉取代部分細(xì)集料，研究石粉對摻外加劑濕拌砂漿基本性能的影響。

1　試驗

1.1原材料

水泥：華潤水泥（龍巖）有限公司42.5級普通硅酸鹽水泥，物理性能見表1。

粉煤灰：采用華陽電業(yè)漳州后石電廠生產(chǎn)的 F 類 II 級粉煤灰，其各項性能指標(biāo)見表2。

石粉：采用福建某石材廠生產(chǎn)的石灰石粉，其各項性能指標(biāo)見表3。

表1　水泥各項物理化學(xué)指標(biāo)

表2　粉煤灰各項性能指標(biāo)　%

表3　石灰石粉主要成份　%

天然砂：河砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量0.9%。

外加劑：福建科之杰新材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑 P-400S，減水率18%。纖維素醚類砂漿保水增稠劑L100，含固量0.5%；砂漿緩凝劑：開放時間調(diào)節(jié)劑 Y200，含固量13%。

水：自來水。

1.2配合比設(shè)計

根據(jù) JGJ/T98－2010《砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程》設(shè)計砂漿配合比。配合比設(shè)計容重為1950～2010kg/m3，用水量221kg/m3，粉煤灰摻量為20%，試驗通過石粉取代10% 的細(xì)集料進(jìn)行試驗，砂漿配合比相關(guān)數(shù)據(jù)見表4。

表4　砂漿配合比

1.3試驗方法

試驗條件環(huán)境溫度為 (20±2)℃，相對濕度為50%～60%。

（1）砂漿的物理性能試驗：砂漿的稠度、保水率、凝結(jié)時間等指標(biāo)的測定參照 JGJ70－2009《建筑砂漿基本性能的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

（2）砂漿的力學(xué)性能試驗：砂漿抗壓強(qiáng)度的測定參照J(rèn)GJ70－2009《建筑砂漿基本性能的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，采用70.7mm×70.7mm×70.7mm 的立方體試件。

2　試驗結(jié)果與分析

2.1石粉對摻減水劑濕拌砂漿性能的影響及分析

表5顯示了石粉、膠水比對摻減水劑濕拌砂漿性能的影響結(jié)果。

表5　石粉、膠水比對摻減水劑濕拌砂漿性能影響結(jié)果

由表5可知，未摻石粉時，隨著膠水比的增大，砂漿的保水率和稠度逐漸增加，砂漿的凝結(jié)時間逐漸減少。這是由于隨著膠水比的提高，與未摻加石粉相比，膠凝材料用量逐漸增多，改善了砂漿在低膠材狀況下自由水偏多、漿體黏聚性偏差的問題，也使水泥水化速度加快。摻入石粉時，隨著膠水比的增大，砂漿保水率分別提升了0.6%、1.5%、1.9%、0.6%；稠度分別提升了29mm、19mm、17mm、10mm；凝結(jié)時間延長了0.80h、0.44h、0.62h、0.45h；7d 和28d 抗壓強(qiáng)度皆有一定程度的提高。

可見，石粉取代10% 的細(xì)集料對濕拌砂漿的工作性能和強(qiáng)度都有一定的促進(jìn)作用，對濕拌砂漿的性能具有很大的改善作用，這是由于石粉取代細(xì)集料，使砂漿體系中的漿體量增多，改善了砂漿的性能。同時，石粉具有微集料效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，石粉作為一種微細(xì)填充顆粒，可以填充砂漿空隙，發(fā)揮其級配效應(yīng)，使?jié){體級配更合理，提高砂漿稠度、保水率。此外，大量的細(xì)微石粉顆粒在漿體中可發(fā)揮其晶核作用[5]，它能夠使水泥顆粒被石粉顆粒充分包裹，為水泥水化創(chuàng)造有利條件，從而提高砂漿強(qiáng)度。

2.2石粉對摻保水增稠劑砂漿保水性能的影響及分析

表6顯示了石粉、膠水比對摻保水增稠劑濕拌砂漿保水性能的影響。根據(jù)表5、表6數(shù)據(jù)繪制圖1、圖2。圖1描述了石粉摻量、膠水比對摻保水增稠劑濕拌砂漿稠度的影響。

表6　石粉、膠水比對摻保水增稠劑濕拌砂漿的影響

圖1　石粉摻量、膠水比對摻保水增稠劑濕拌砂漿稠度的影響

圖2　石粉摻量、膠水比對摻保水增稠劑濕拌砂漿保水率的影響

由圖1可知，未摻石粉時，摻入保水增稠劑，砂漿稠度降低的程度隨著膠水比的增大而先增大后減小。不同膠水比0.90、1.27、1.63、1.81的稠度分別降低0mm、12mm、6mm、-3mm；摻入石粉時，砂漿的稠度均大于未摻加保水增稠劑的砂漿。圖2描述了石粉摻量對摻保水增稠劑濕拌砂漿保水率的影響。由圖2可知，未摻石粉時，摻入保水增稠劑，砂漿的保水率增大0.1%、1.5%、2.0%、1.0%；摻加石粉時，砂漿的保水率增大1.5%、1.8%、2.0%、1.4%。

綜上可知，摻入保水增稠劑會降低砂漿的稠度，但可以提高砂漿的保水率。摻入石粉對保水增稠劑的保水增稠效果具有一定的促進(jìn)作用。保水增稠劑溶于水后，能增大液相稠度和粘度，與水分子締合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膜，使自由水變成結(jié)合水，導(dǎo)致稠度降低。這種聚合物的網(wǎng)結(jié)構(gòu)把水泥水化產(chǎn)物、未水化水泥顆粒、集料連接在一起，使水泥水化產(chǎn)物、集料與聚合物交織纏繞在一起，改善了砂漿的結(jié)構(gòu)，同時保水增稠劑會吸附到水泥顆粒和水化產(chǎn)物上，阻止水泥顆粒的溶解和水化產(chǎn)物的結(jié)晶，從而延遲水泥水化，起到很好的保水作用[6]。摻入石粉，石粉顆粒發(fā)揮級配效應(yīng)，使級配更合理，提高流動性能，促使保水增稠劑更好的發(fā)揮其保水增稠作用。

2.3石粉對摻緩凝劑濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響及分析

表7顯示了石粉、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響。根據(jù)表5、表7數(shù)據(jù)繪制圖3、圖4。

圖3描述了石粉摻量、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿稠度的影響。由圖3可知，摻加砂漿緩凝劑，砂漿的稠度有所提高；摻入石粉時，砂漿稠度提高的幅度增大。圖4描述了石粉摻量、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響，由圖4可知，未摻加石粉時，摻入緩凝劑砂漿的凝結(jié)時間增長了11.2h、11.0h、9.5h、8.5h；摻加石粉時，摻入保水增稠劑砂漿的凝結(jié)時間增長了13.2h、12.2h、11.1h、9.5h。開放時間調(diào)節(jié)劑摻量為0.20% 時，砂漿凝結(jié)時間可延長8小時以上，但隨著膠砂比的提高，凝結(jié)時間的增長呈下降趨勢；摻入石粉時，不同膠砂比砂漿的凝結(jié)時間都有不同程度的延長。

表7　石粉、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿的影響

圖3　石粉摻量、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿稠度的影響

圖4　石粉摻量、膠水比對摻緩凝劑濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響

綜上可知，摻入緩凝劑會提高砂漿的稠度，砂漿凝結(jié)時間顯著提高。摻入石粉對緩凝劑的緩凝效果具有積極的促進(jìn)作用。砂漿中摻入緩凝劑后，緩凝劑中的羥基吸附在水泥顆粒表面或水化產(chǎn)物表面上的 O2-形成氫鍵，同時，其他羥基又與水分子通過氫鍵締合，使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，從而抑制水泥顆粒凝聚，延緩水泥的水化和結(jié)構(gòu)形成，從而使體系中剩余更多的自由水，增大了砂漿的稠度[8]，使砂漿凝結(jié)時間延長。摻入石粉，石粉顆粒發(fā)生微集料效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)，提高了砂漿工作性能，促使砂漿緩凝劑更好的發(fā)揮其緩凝效果。

4　結(jié)論

（1）石粉取代10% 的細(xì)集料能提高濕拌砂漿的稠度、保水率、凝結(jié)時間和強(qiáng)度，對濕拌砂漿性能改善意義重大。

（2）摻入保水增稠劑會降低砂漿的稠度，但可以提高砂漿的保水率。石粉取代10% 細(xì)集料對保水增稠劑的保水增稠效果具有一定的促進(jìn)作用。

（3）摻入緩凝劑會提高砂漿的稠度，顯著提高砂漿凝結(jié)時間。石粉取代10% 的細(xì)集料對緩凝劑的緩凝效果具有積極的促進(jìn)作用。

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［單位地址］福建省廈門市海滄區(qū)東孚鎮(zhèn)鳳美四路39號（361027）

Modification effect analysis on stone powder for premixed wet mortar with admixture

Lian Yaming1,2, Xu Renchong1,2, Chen Chao1,2, Shi Ying1,2
(1.Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd. ,FujianXiamen361004;2.Xiamen Tianrunjinlong building materials Co., Ltd., FujianXiamen361027)

This paper concentrates on the influence of the replacement of stone powder on the performance of premixed wet mortar basic properties by that replace10% of fine aggregates. The results show that it has a positive role in improving on premixed wet mortar of consistency, specific retention, setting time and strength. And that has a promoting effect on water thickening effect of water-retaining admixture and setting time adjustment of retarder.

stone power ; premixed wet mortar; water-retaining admixture; retarder

連亞明（1990－），男，助理工程師，從事混凝土研發(fā)工作。