高吸附性機(jī)制砂石粉在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用研究

宋少民，楊俊

（北京建筑大學(xué) 建筑結(jié)構(gòu)與環(huán)境修復(fù)功能材料北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

0 引言

目前，硅質(zhì)石粉在混凝土中的應(yīng)用主要集中在礦物摻合料方面的研究。權(quán)劉權(quán)和李東旭[1]的研究表明，砂漿中摻入纖維可以有效控制砂漿的收縮性；林可和胡紅梅[2]發(fā)現(xiàn)，有些硅質(zhì)石粉作為摻合料用于混凝土中，能夠有效改善混凝土拌合物和易性；李楊[3]的研究結(jié)果顯示，石粉含量是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素，石粉含量增加，導(dǎo)致用水量增加，從而降低混凝土強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)對(duì)硅質(zhì)石粉的研究主要集中在混凝土方面，且研究的重點(diǎn)是作為混凝土礦物摻合料的單摻及復(fù)摻[4]的影響。但是硅質(zhì)機(jī)制砂石粉不都是需水行為良好，例如片麻巖、凝灰?guī)r和部分花崗巖機(jī)制砂石粉，吸附性很高，MB值較高。本文研究的片麻巖機(jī)制砂石粉由于吸附性較高，在混凝土中的應(yīng)用效果相對(duì)較差。但較高的吸附性可能對(duì)砂漿和易性有利，目前此領(lǐng)域的研究相對(duì)較少，因此，本文采用石粉替代粉煤灰，替代率分別為0、20%、40%、60%、80%、100%，研究高吸附性石粉在預(yù)拌砂漿中應(yīng)用的合理?yè)搅考皩?duì)砂漿性能的影響，以便確定實(shí)際工程應(yīng)用的最佳配合比和石粉取代粉煤灰的合理?yè)搅俊?/p>

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

（1）水泥：北京金隅 P·O42.5水泥，細(xì)度（80 μm 篩篩余）0.3%，安定性（沸煮法）合格，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥的主要性能指標(biāo)

（2）粉煤灰：金泰成建材公司Ⅰ級(jí)粉煤灰，密度2.6 g/cm3，比表面積351 m2/kg，需水量比94%，燒失量2.2%。

（3）石粉：瑞德保爾機(jī)制砂中粒徑小于75 μm的粉體，其主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2，主要化學(xué)成分見(jiàn)表3。

表2 石粉的主要性能指標(biāo)

表3 石粉的主要化學(xué)成分 %

（4）機(jī)制砂：瑞德寶爾機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.81，石粉含量16%。

（5）減水劑：西卡公司保坍型聚羧酸減水劑，減水率33%，固含量45%。

（6）纖維素醚：河南天盛，黏度 100000 mPa·s。（7）改性劑：叉磷酸和氯化銨溶液。

（8）葡萄糖酸鈉溶液：山東西王，濃度6%。

1.2 砂漿配合比

M5、M7.5、M10砂漿的基礎(chǔ)配合比見(jiàn)表4，在基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上，石粉分別按0、20%、40%、60%、80%、100%的替代率替代粉煤灰，研究其對(duì)預(yù)拌砂漿性能的影響，確定其合理?yè)搅俊?/p>

表4 M5、M7.5、M10砂漿的基礎(chǔ)配合比

2 結(jié)果與分析

2.1 硅質(zhì)石粉對(duì)預(yù)拌砂漿工作性的影響

石粉替代率對(duì)預(yù)拌砂漿稠度及2 h稠度損失率的影響分別如圖1、圖2所示。

由圖1可知，對(duì)于M5、M7.5和M10砂漿，在不同石粉替代率下，砂漿的稠度都保持在70～90 mm，符合GB/T 25181—2010《預(yù)拌砂漿》的要求。隨著石粉摻量的增加，不同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿稠度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是由于石粉的存在增加了固體顆粒的比表面積，使需水量增大而引起。

圖1 石粉替代率對(duì)砂漿稠度的影響

圖2 石粉替代率對(duì)砂漿2 h稠度損失率的影響

由圖2可知，對(duì)于M5和M10砂漿，在石粉替代率為0～60%時(shí)，隨著石粉替代率的增加，2 h稠度呈下降趨勢(shì)。對(duì)于M7.5砂漿，石粉替代率為0～20%時(shí)，隨著石粉摻量的增加，2 h稠度損失率呈上升趨勢(shì)；石粉替代率為20%～60%時(shí)，隨著石粉摻量的增加，2 h稠度損失率呈下降趨勢(shì)；隨著石粉替代率從60%繼續(xù)增加至100%，各強(qiáng)度等級(jí)砂漿2 h稠度損失率均呈上升趨勢(shì)。由于石粉增加了水泥漿體的含量，參與水化的水分較多，稠度損失有所提高。當(dāng)摻量持續(xù)增大時(shí)，石粉可以起到微滾珠的作用，減少了機(jī)制砂顆粒間的摩擦力。但當(dāng)石粉摻量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，吸附性較大，從而使砂漿稠度損失較大。對(duì)于各強(qiáng)度等級(jí)砂漿，在石粉替代率為0～80%時(shí)，砂漿的2 h稠度損失率均小于30%，符合GB/T 25181—2010的要求。

2.2 硅質(zhì)石粉對(duì)預(yù)拌砂漿抗壓強(qiáng)度的影響（見(jiàn)圖3）

由圖3可知，各強(qiáng)度等級(jí)砂漿28 d抗壓強(qiáng)度明顯高于7 d的抗壓強(qiáng)度。對(duì)于M5砂漿，石粉替代率在60%以下時(shí)，隨替代率的增加，砂漿的7 d抗壓強(qiáng)度逐漸提高；當(dāng)替代率繼續(xù)增大時(shí)，7 d抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；28 d抗壓強(qiáng)度隨著石粉替代率的增加快速發(fā)展，之后趨于穩(wěn)定。對(duì)于M7.5砂漿，石粉替代率在40%以下時(shí)，隨替代率的增加，砂漿的7 d抗壓強(qiáng)度逐漸提高，當(dāng)替代率繼續(xù)增大時(shí)，7 d抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；28 d抗壓強(qiáng)度隨著石粉替代率的增加快速發(fā)展，之后趨于穩(wěn)定。對(duì)于M10砂漿，石粉替代率對(duì)7 d強(qiáng)度總體影響不大；28 d抗壓強(qiáng)度隨著石粉替代率的增加呈先提高后降低趨勢(shì)，替代率為60%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。綜合分析可知，石粉替代率小于60%，其微集料的填充作用增強(qiáng)了砂漿的密實(shí)性，因而強(qiáng)度較高。但當(dāng)石粉替代率大于60%時(shí)，水泥和石粉所組成的粉體量比較多，在用水量一定時(shí)，需水量較多，砂漿和易性降低，難以振搗密實(shí)，因而強(qiáng)度降低。

圖3 石粉替代率對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

2.3 硅質(zhì)石粉對(duì)預(yù)拌砂漿收縮性能的影響（見(jiàn)表5）

表5 石粉替代率對(duì)砂漿不同齡期收縮值的影響

由表5可知，摻加石粉的砂漿其早期收縮值要小于不摻加石粉的砂漿，石粉替代率為60%時(shí)，后期收縮值也沒(méi)有增大。總體來(lái)看，石粉替代粉煤灰的M5、M7.5和M10砂漿收縮并未大于未加摻石粉的收縮。原因可能是，石粉主要表現(xiàn)為惰性材料，在砂漿中起到填充效應(yīng)[5－6]，可以填充并細(xì)化砂漿內(nèi)的孔隙，尤其是將連通外部環(huán)境的有害孔改善為間斷、非連通的少害或無(wú)害小細(xì)孔，從而切斷了砂漿孔隙內(nèi)自由水分的蒸發(fā)散失通道，起到了減小砂漿收縮的作用。

3 結(jié)論

（1）高吸附性機(jī)制砂石粉作為摻合料替代粉煤灰應(yīng)用于建筑砂漿，可以滿足預(yù)拌砂漿和易性要求，改善保水性。對(duì)于M5、M7.5和M10砂漿，在石粉替代率為0～100%時(shí)，砂漿的稠度均保持在70～90 mm，符合GB/T 25181—2010的要求；在石粉替代率為0～80%時(shí)，砂漿的2 h稠度損失率均小于30%，符合GB/T 25181—2010的要求。

（2）預(yù)拌砂漿中用片麻巖機(jī)制砂石粉替代粉煤灰能夠提高砂漿的抗壓強(qiáng)度。

（3）片麻巖機(jī)制砂石粉替代部分粉煤灰能夠減小砂漿的收縮。