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1 粉煤灰系列干粉砂浆的研究
我们采用国外先进方法, 结合国内建筑施工特点, 用粉煤灰、水泥熟料、石灰、石膏等研制了粉煤灰系列干粉砂浆。该干粉砂浆主要由粉煤灰系列干拌砂浆粉和砂组成, 调整其配制比例可以得到不同功能的建筑砂浆粉。其生产工艺: 首先将石膏、石灰破碎成2cm 以下的粒状物料, 然后将粉煤灰、水泥熟料、粒状石灰、石膏、激发剂称量后入球磨机粉磨即成。砂浆粉的类型由配料称量设备控制。砂浆粉的细度为0. 080mm 方孔筛筛余小于8. 0% 。调整材料比例, 可配制内墙抹面粉煤灰干拌砂浆粉、外墙抹面粉煤灰干拌砂浆粉、地面耐磨粉煤灰干拌砂浆粉。通过正交设计研究了粉煤灰、水泥熟料、石灰和石膏用量对干粉砂浆性能的影响, 在此基础上确定各材料的比例, 配制了不同功能的干拌砂浆粉,并研究了粉煤灰系列干粉砂浆的性能。
1. 1 内墙抹面粉煤灰干粉砂浆
内墙抹面干拌砂浆粉配比及性能列于表1。从中可知, 随粉煤灰用量增加, 干拌砂浆粉各龄期强度下降, 故确定粉煤灰用量以65% 为上限; 随着水泥熟料用量增加, 干拌砂浆粉各龄期强度增加。由于建筑用内墙抹面砂浆的强度等级一般为M5. 0~ M10. 0, 除对和易性、干缩值有具体规定外, 其它性能未作具体要求, 因此, 一般认为内墙抹面干拌砂浆粉母体强度达25MPa 以上即可, 不必追求过高的强度指标。
采用B 号内墙抹面干拌砂浆粉配制的内墙抹面粉煤灰砂浆性能列于表2。从中可知, 随着内墙抹面干拌砂浆粉与灰砂比例增加, 砂浆各龄期强度逐渐降低, 采用不同的灰砂比, 可配制出M5. 0~ M10. 0 的内墙抹面砂浆; N1 ~ N4 组砂浆粉分层度在12 ~16mm 范围内, 和易性良好, 试验发现砂浆有轻微泌水现象, 这对内墙抹面非常有利; 这种内墙抹面砂浆后期强度持续增长, 主要是由于粉煤灰被持续激发所致; N1 砂浆强度等级达到M10. 0, 早期收缩较大,28d 后趋于稳定。
1. 2 外墙抹面粉煤灰干粉砂浆
外墙抹面粉煤灰干拌砂浆粉的配比及性能见表3。
表3 表明, 随着粉煤灰用量增加, 外墙抹面干拌砂浆粉的初凝、终凝时间延长; 随着水泥用量增加,干拌砂浆粉各龄期强度增大, 尤其是3d 强度增加幅度大, 粉煤灰用量过大, 早期强度低。当粉煤灰用量为50% 和40% 时, 干拌砂浆粉28d 强度分别为46.1MPa 和47. 2MPa。为降低成本, 粉煤灰用量一般选择50% 。
采用D 号外墙抹面干拌砂浆粉配制的外墙抹面砂浆性能列于表4。
表4 表明, 当外墙抹面干拌砂浆粉与砂的比例为1:3~ 1:4 时, 砂浆强度为29. 3~ 21. 5MPa, 此值高于内墙抹面砂浆, 主要由于干拌砂浆粉中水泥熟料较多所致。从冻融试验结果看, W1~ W3 组砂浆15 次冻融后重量损失很小, 而强度损失则随灰砂比增大而增加。在寒冷地区配制外墙抹面砂浆, 灰砂比不宜过大。
1. 3 地面耐磨粉煤灰干粉砂浆
地面耐磨干粉砂浆是基层砂浆与表层耐磨砂浆的总称。基层砂浆采用外墙抹面干拌砂浆粉配制, 配制方法如前。表层耐磨砂浆的配比及性能见表5。
这种表层耐磨砂浆的流动度很大, 但未出现泌水现象, 表面容易抹平; 其耐磨性是普通水泥砂浆的5.6 倍( 普通砂浆的磨损率为9. 52kg / m2) , 说明用耐磨砂浆制成的地面, 耐磨性大幅度提高。
2 用工业废料配制干粉砂浆的研究
在破碎石灰石等碳酸盐石块生产过程, 约形成30%~ 35% 的筛出物, 其中0~ 5mm颗粒约占40%,将其粉磨到干粉混合物所需粒度, 无需消耗大的动力。采用这种石灰石筛出物和含硅岩石( 例如蛋白石)可制备干粉砂浆。其方法是将石灰石或含硅矿石( 蛋白石) 和石灰制成低标号粘结剂, 加入到干粉砂浆中即成。
研究表明: 石灰与石灰石或石灰与蛋白石可共同研制成粘结剂, 这类粘结剂在水化过程中能形成多种矿物: 6CaO •6SiO2 •CaCO3 •2H2O, CaCO3 •Ca( OH) 2 •mH2O, 3CaO • Al2O3 • 11H2O 和3CaO • 3Al2O3 •3CaCO3 •31H2O, 这些矿物具有自凝性, 将其加入干粉砂浆中不仅能节省水泥用量, 还可以改善砂浆的某些工艺和使用性能。这类低标号粘结剂是由消石灰与石灰石( 或蛋白石) 以1: 4 比例在球磨机中粉磨而成,然后再加入到干粉砂浆中。这类干粉砂浆采用的填料( 砂) 颗粒尺寸包括0~0. 63mm、0. 63~ 1. 25mm、1. 25~ 2. 5mm, 其掺用水泥量为10% ~ 50%。对于这类干粉砂浆, 一般采用以下几种化学添加剂来调节其性能: 水溶性丙烯酸盐聚合物, 聚乙烯醇, 纤维素衍生物( 羟丙基纤维素甲醚、Na- 羧甲基纤维素等) 以及N- 聚乙烯氮戌环酮, 它们能保证砂浆具有高的粘结性和塑性, 且对环境和人体没有危害。
研究表明: 采用石灰和无机矿物( 石灰石或蛋白石) 基础上的低标号粘结剂干粉砂浆, 比普通水泥砂浆的保水能力增加4%~ 6% , 在这类干粉砂浆中引入增塑剂, 可降低需水量, 并提高强度34%~ 50%。为进一步提高强度, 除应加入增塑剂外, 还需引入氯化钙( CaCl2) 和硫酸钠( Na2SO4 ) 以加速其硬化, 这样可以提高强度47% ~ 54%。
表6 列出磨细石灰石和蛋白石比表面积和堆积密度。表7 列出这类干粉砂浆的配方和性能。
表6 磨细石灰石和蛋白石的比表面积和堆积密度
这类干粉砂浆的工艺性能为: 掺和水泥量10~ 50%,砂浆抗压强度M2. 5 ~ M15, 28d 强度增加2. 5 ~15MPa, 稠度( 测量试锥沉入深度) 1~ 14cm, 水溶性粘结剂比例0. 6 ~ 1. 4, 堆积密度900~ 1450kg/ m3,硬化后砂浆密度1750~ 2100kg/ m3, 加水后砂浆密度1710~ 1990kg/ m3, 保水性95 ~ 99%, 脱层率03~6%, 收缩变形率0. 5~ 3. 0mm/ m, 与基体粘结强度0. 5~ 3. 0MPa。这类干粉砂浆生产工艺流程见下图。
图1 工业废料基础上的干粉砂浆生产工艺流程
这类砂浆的制备分两个阶段: 第一阶段, 将石灰与石灰石或蛋白石共同研磨, 制备低标号粘结剂; 第二阶段, 制备干粉砂浆。其生产设备与装置包括: 加料、输送和贮存装置, 振动筛和回转型干燥器, 球磨机, 辊式破碎机( 破碎尺寸不大于10~ 15mm) 称量装置、干粉砂浆包装装置。石灰石和蛋白石粉磨时间与其硬度和比表面积有关, 由试验确定。蛋白石粉磨到比表面积600 ~800m2/ kg 需10~ 15min, 石灰石则需1. 5~ 2. 0h。化学添加剂可在石灰与石灰石( 蛋白石) 粉磨阶段引入, 也可在混合机中制备干粉砂浆时加入。目前, 这类干粉砂浆已投入工业化生产, 其品种包括: 抹面砂浆、粉刷砂浆、地坪砂浆和粘结砂浆。
