機(jī)制砂石粉在加氣塊薄層砌筑砂漿中的應(yīng)用

黃振興，夏明龍，諸葛誠(chéng)煒，郭俊，馮哲詩(shī)君

（1. 溫州吉邦科技發(fā)展有限公司，浙江 溫州 325000；2. 溫州科圓建筑材料檢測(cè)有限公司，浙江 溫州 325006）

0 前言

隨著國(guó)家和地方陸續(xù)出臺(tái)禁止現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿，推廣使用環(huán)保、節(jié)能的干混砂漿政策，給干混砂漿的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。全國(guó)各地的干混砂漿推廣應(yīng)用在不斷提速，但令人擔(dān)憂的是，對(duì)天然砂資源需求也越來(lái)越大，呈現(xiàn)天然砂供不應(yīng)求的局面，價(jià)格不斷上揚(yáng)，使企業(yè)難以承受。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，大部分地方政府已經(jīng)出臺(tái)了禁止開(kāi)采河砂的政策。還有就是為了不污染空氣，河砂烘干不允許使用煤炭作為燃料，只能使用油和天然氣，這樣一來(lái)將大幅度提高烘干成本，如果再使用河砂，就會(huì)因市場(chǎng)河砂供不應(yīng)求導(dǎo)致原材料短缺而停產(chǎn)，或成本太高而導(dǎo)致虧損。因此，現(xiàn)在在干混砂漿中使用機(jī)制砂成為主流。在生產(chǎn)機(jī)制砂的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量石粉，如果這些石粉不能被有效利用，就會(huì)影響生產(chǎn)（石粉庫(kù)滿了，就無(wú)法制砂），同時(shí)增加成本，如果亂排還會(huì)造成環(huán)境污染。因此石粉的有效利用，對(duì)于干混砂漿公司十分重要。

以前干粉砂漿公司干混砂漿配合比使用的主要膠材是水泥和粉煤灰，加氣塊薄層砌筑砂漿的要求與一般砌筑砂漿的要求不同，加氣塊薄層砌筑砂漿灰縫很薄，只有 5～8mm，因此需要高保水、高粘度才能使砂漿與砌體牢固地粘在一起。在機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的石粉粘性優(yōu)于粉煤灰，所以從理論上分析在薄層砌筑砂漿中添加石粉一方面能改善施工性能，另一方面還能增加砂漿粘度，應(yīng)該是可行的。由于在加氣塊薄層砌筑砂漿中粉煤灰使用量很大，所以如果石粉能代替加氣塊薄層砌筑砂漿中的粉煤灰的話，不僅解決了石粉囤積太多導(dǎo)致爆倉(cāng)、停產(chǎn)的問(wèn)題，還能給砂漿公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，大幅度降低了砂漿成本。為了進(jìn)一步研究石粉能否替代粉煤灰，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做了大量實(shí)驗(yàn)來(lái)論證。

1 石粉取代粉煤灰的思路

粉煤灰是一種礦物摻合料，在砂漿中能夠改善集料的顆粒級(jí)配，提高漿體對(duì)砂的包裹性，增加砂漿粘性，從而改善砂漿的施工性能。石粉的許多物理性能與粉煤灰類似，且粘性好于粉煤灰；因此，用石粉取代粉煤灰，在理論上是可行的。

2 試驗(yàn)用原材料

（1）水泥使用 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，7d 抗壓強(qiáng)度 37.3%，28d 抗壓強(qiáng)度 44.5%。

（2）粉煤灰使用Ⅱ級(jí)粉煤灰。

（3）石粉使用生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)風(fēng)選出來(lái)的石粉。

（4）機(jī)制砂選用我公司 1.18mm 以下的砂，細(xì)度模數(shù)為 2.55，屬Ⅱ區(qū)中砂，其篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表 1。

表1 機(jī)制砂篩分?jǐn)?shù)據(jù)

（5）外加劑：各種改善砂漿性能的外加劑。

3 試驗(yàn)方案和試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1 試驗(yàn)方案

使用相同配合比，水泥、砂、功能性外加劑等原材料都相同，摻合料分別以全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉三種方式，試拌加氣塊薄層砌筑砂漿系列 aM5、aM10 砂漿配合比，檢測(cè)砂漿稠度、濕密度、含氣量、保水率和強(qiáng)度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，分析全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉后對(duì)同一配合比砂漿各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的影響，以判斷用石粉取代粉煤灰的可行性。具體配合比見(jiàn)表 2。

表2 對(duì)比試驗(yàn)配合比

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2.1 摻合料使用 100% 石粉的各項(xiàng)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)

將配合比中的粉煤灰全部用等量石粉代替，試拌并檢測(cè)。經(jīng)試驗(yàn)，工作性能良好。測(cè)得數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3。

3.2.2 摻合料使用 100% 粉煤灰的各項(xiàng)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)

作為對(duì)照組不使用石粉，完全按原配合比試拌并檢測(cè)。經(jīng)試驗(yàn)，工作性能良好。測(cè)得數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4。

表3 全部使用石粉的砂漿性能結(jié)果

表4 全部使用粉煤灰的砂漿性能結(jié)果

3.2.3 摻合料使用 50% 粉煤灰 50% 石粉的各項(xiàng)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)

將配合比中的一半粉煤灰用等量石粉代替，試拌并檢測(cè)。經(jīng)試驗(yàn)，工作性能良好。測(cè)得數(shù)據(jù)見(jiàn)表 5。

表5 一半粉煤灰一半石粉的砂漿性能結(jié)果

3.3 各項(xiàng)數(shù)據(jù)匯總及同一性能指標(biāo)直方圖

為了直觀的展示使用不同摻合料對(duì)加氣塊薄層專用砌筑砂漿各項(xiàng)性能的影響。將表 3、表 4、表 5 中的數(shù)據(jù)匯總，并制作了圖 1～5，進(jìn)行對(duì)比分析。

從圖 1 可以看出，使用石粉后有效增大了加氣塊薄層砌筑砂漿的流動(dòng)性，提高了施工性能，且在改善加氣塊薄層砌筑砂漿流動(dòng)性這一方面比粉煤灰更加出色。

圖1 稠度數(shù)據(jù)直方圖

從圖 2 可以看出，摻合料使用 100% 石粉灰、摻合料使用 100% 粉煤灰、以及摻合料使用 50% 石粉和50% 粉煤灰后，加氣塊薄層專用砌筑砂漿的濕密度非常接近，幾乎對(duì)濕密度這一性能指標(biāo)沒(méi)有任何影響。

圖2 濕密度數(shù)據(jù)直方圖

圖3 含氣量數(shù)據(jù)直方圖

從圖 3 可以看出，摻合料使用 100% 石粉灰、摻合料使用 100% 粉煤灰、以及摻合料使用 50% 石粉和50% 粉煤灰后，加氣塊薄層專用砌筑砂漿的含氣量非常接近，幾乎對(duì)含氣量這一性能指標(biāo)沒(méi)有任何影響。

對(duì)于砂漿的保水率方面，摻合料使用 100% 石粉灰、摻合料使用 100% 粉煤灰、以及摻合料使用 50%石粉和 50% 粉煤灰后，加氣塊薄層專用砌筑砂漿的保水率相同，均為 100%，石粉對(duì)保水率這一性能指標(biāo)沒(méi)有任何影響。

觀察 aM5 和 aM10 各試驗(yàn)組試塊強(qiáng)度，以及從圖4、圖 5 可以直觀地看出，添加石粉試驗(yàn)組和石粉、粉煤灰各 50% 的試驗(yàn)組加氣塊薄層砌筑砂漿早期強(qiáng)度略低于添加粉煤灰的試驗(yàn)組，但在后期 28 天時(shí)這一強(qiáng)度差距會(huì)明顯減小，強(qiáng)度非常接近。

3.4 砂漿工作性

同一配合比不同摻合料砂漿的工作性能均良好，粘性好，說(shuō)明摻加石粉對(duì)砂漿的工作性沒(méi)有任何影響。

圖4 aM5 各期齡強(qiáng)度數(shù)據(jù)直方圖

圖5 aM10 各期齡強(qiáng)度數(shù)據(jù)直方圖

4 結(jié)論

石粉與粉煤灰都可以在加氣塊薄層砌筑砂漿中彌補(bǔ)機(jī)制砂細(xì)顆粒不足，改善顆粒級(jí)配，改善砂漿和易性。同時(shí)在添加后使砂漿單位用水量明顯下降，能夠減小砂漿的干縮性能，有利于施工后防止干縮開(kāi)裂，使工作性能得到大幅提升。石粉在砂漿中的作用與粉煤灰類似，可以很大程度上代替水泥在砂漿中的使用，減少原材料成本。

石粉在改善砂漿和易性與降低砂漿用水量上優(yōu)于粉煤灰，僅在砂漿強(qiáng)度上比粉煤灰略低，但影響不大。

根據(jù)上面試驗(yàn)結(jié)果可知，在薄層砌筑砂漿中摻入部分石粉或用石粉全部取代粉煤灰是可行的，用石粉全部取代粉煤灰不僅對(duì)砂漿性能的各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有影響，反而由于石粉的粘性比較大，改善了砂漿的性能；把石粉加到薄層砌筑砂漿中既改善了砂漿的工作性，又增加了砂漿的粘性。因此，在薄層砌筑砂漿中，石粉是可以完全取代粉煤灰。

5 經(jīng)濟(jì)效益

近幾年來(lái)各地受到環(huán)保政策的影響，導(dǎo)致好多小型發(fā)電廠的關(guān)閉，所以市場(chǎng)上粉煤灰供不應(yīng)求，有些供應(yīng)商趁機(jī)漲價(jià)，這樣一來(lái)砂漿廠家的生產(chǎn)成本不斷增加。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，論證了機(jī)制砂石粉可以完全替代粉煤灰，目前一噸Ⅱ級(jí)粉煤灰的市場(chǎng)價(jià)格在 200 元以上，而石粉的成本只有 60 元，加氣塊薄層專用砌筑砂漿中一般要用 200 多公斤粉煤灰，如果用石粉取代粉煤灰后，每噸砂漿可以降低成本 25 元左右，以一個(gè)中型砂漿公司一般年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸加氣塊薄層專用砌筑砂漿為例，每年可以為企業(yè)創(chuàng)造 500 萬(wàn)利潤(rùn)。

6 石粉使用事項(xiàng)

（1）在夏季溫度較高時(shí)，要適當(dāng)多用纖維素醚；當(dāng)在冬季氣溫較低時(shí)，要適當(dāng)少用纖維素醚；根據(jù)氣溫的變化及時(shí)調(diào)整功能性外加劑用量，以便使砂漿始終能保持優(yōu)良的工作性能。

（2）由于生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)使用的石子不同，不同材質(zhì)的石子，生產(chǎn)機(jī)制砂的出粉量都不同，所以生產(chǎn)砂漿時(shí)要根據(jù)每批石子生產(chǎn)出來(lái)機(jī)制砂的含粉量適當(dāng)調(diào)整配合比，以保證每批出廠砂漿的工作性能。

（3）由于石粉的需水比略大于粉煤灰，所以在砂漿中使用石粉需要適當(dāng)調(diào)整砂漿的用水量或適當(dāng)提高點(diǎn)纖維素醚用量。

（4）石粉的細(xì)度將對(duì)砂漿性能有著一定的影響，所以生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)風(fēng)選出的石粉都要到實(shí)驗(yàn)室做下細(xì)度篩分試驗(yàn)，以確保石粉的質(zhì)量；根據(jù)不同的石粉質(zhì)量適當(dāng)調(diào)整砂漿配合比。

（5）石粉倉(cāng)中石粉庫(kù)存量的多少將對(duì)生產(chǎn)機(jī)制砂的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)石粉倉(cāng)快滿時(shí)，石粉不能及時(shí)抽到石粉倉(cāng)中，就會(huì)在制砂過(guò)程中石粉通過(guò)風(fēng)力反流到細(xì)砂管道中，這樣就使細(xì)砂中的含粉量逐漸升高，所以一定要控制好石粉倉(cāng)庫(kù)存量；當(dāng)機(jī)制砂石粉含量過(guò)高時(shí)，要根據(jù)細(xì)砂中石粉實(shí)際含量，及時(shí)調(diào)整砂漿配合比。

7 結(jié)語(yǔ)

從上述詳盡的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在加氣塊薄層砌筑砂漿中石粉可以完全取代粉煤灰，取代后對(duì)砂漿的稠度、濕密度、含氣量、保水率、強(qiáng)度和工作性等重要技術(shù)指標(biāo)幾乎沒(méi)有什么影響；同時(shí)石粉的粘性高于粉煤灰，使得加氣塊薄層砌筑砂漿與加氣塊砌體的粘結(jié)力更強(qiáng)。通過(guò)大半年時(shí)間在工地大規(guī)模的使用，都沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題，砂漿的工作性和與加氣塊砌體的粘接力都很好，廣受用戶單位和一線工人的認(rèn)可和歡迎，運(yùn)到所有工地的砂漿實(shí)際檢測(cè)都全部合格。

用石粉完全取代粉煤灰不僅對(duì)砂漿各項(xiàng)性能沒(méi)有什么影響，而且還能消耗掉石粉，避免污染環(huán)境，同時(shí)還能給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。