綠色化水泥砂漿的優(yōu)化與研究

文/劉玲 湘鄉(xiāng)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 湖南湘鄉(xiāng) 411400

1、引言

當(dāng)今世界面臨著資源逐步枯竭和環(huán)境日益惡化的嚴(yán)重問題，因此節(jié)約資源與環(huán)境保護成為當(dāng)前人們關(guān)注的重點。人類大規(guī)模的工程建設(shè)不可避免的需要用量巨大的水泥基材料，這就與保護環(huán)境、節(jié)約資源的要求產(chǎn)生沖突，因此很有必要開發(fā)出一種綠色環(huán)保的生態(tài)化水泥材料[1]。目前，綠色化水泥材料的開發(fā)已經(jīng)引起了廣大學(xué)者的興趣，2008年，劉紅宇等采用粉煤灰代替了砂漿中部分水泥，研制出了新型綠色化水泥砂漿膠凝材料[2]。建筑用砂漿的骨料主要為砂，然而天然砂是一種不可再生資源，因此采用粉煤灰、礦渣或鋼渣等人造砂取代天然砂，也是綠色化水泥漿料配置的一種方法。但目前綠色化水泥漿料的制備中采用粉煤灰替代部分水泥的做法會使得水泥砂漿強度降低，無法滿足實際應(yīng)用要求。文獻報道，在砂漿中加入固硫灰可以顯著提高其強度，固硫灰具有自硬性、火山灰活性和膨脹性等特點[3]。本文研究了粉煤灰摻入量對水泥砂漿的性能影響，并通過加入固硫灰，研究其對綠色化水泥砂漿性能的優(yōu)化。

2、實驗部分

2.1 實驗原料

為了研究粉煤灰對綠色化水泥砂漿的性能影響，選擇了粉煤灰摻入量作為變量，如表1所示，選用的粉煤灰為雙槐原灰，表1中粉煤灰和水泥的質(zhì)量總和為250kg/m3。

固硫灰中含大量SO3，以及CaO和石灰石等物質(zhì)，其含量如表2所示：

加入固硫灰可降低水泥砂漿成本提高其性能。在粉煤灰含量為60kg/m3的樣品中加入不同含量的固硫灰，如表3所示，固硫灰含量按照所占水泥砂漿質(zhì)量的百分比計算：

2.2 實驗方法

按照表1和表3所示的配比，先將粉煤灰、水泥、人工砂和固硫灰等原料進行低速攪拌，時間為5min，水泥砂漿攪拌機的型號為JJ-5；之后按照配比加入水，分別在低速和高速條件下攪拌5min形成水泥砂漿。將水泥砂漿倒入模具中(50×50×180mm)，覆蓋塑料薄膜成型，48h后脫模，密封后在恒溫(20℃)恒濕(60%)條件下保存，分別在7d和28d時測試其抗彎強度，測試儀器為CMT5101型電子萬能試驗機。

表1 不同粉煤灰摻入量的水泥砂漿配比

表2 固硫灰化學(xué)組分表

表3 不同固硫灰含量的水泥砂漿配比

3、結(jié)果分析

3.1 粉煤灰摻入量對水泥砂漿強度的影響

圖1 粉煤灰摻入量對水泥砂漿7d和28d抗彎強度的影響

圖1所示為粉煤灰摻入量對水泥砂漿7d和28d的抗彎強度的影響，從圖中可以看出經(jīng)過28d后樣品的抗彎強度有所增加，摻入粉煤灰后使得水泥砂漿樣品的抗彎強度降低，隨著摻入量的提高，抗彎強度逐漸增加，當(dāng)摻入量為60kg/m3時，抗彎強度達到最大，繼續(xù)提高摻入量，抗彎強度略微減小。

3.2 固硫灰含量對水泥砂漿強度的影響

圖2 固硫灰含量對水泥砂漿7d和28d抗彎強度的影響

圖2為固硫灰含量對水泥砂漿7d和28d抗彎強度的影響，水泥砂漿中含有60kg/m3的粉煤灰。圖示可得28d的抗彎強度要大于7d的抗彎強度，加入固硫灰后，可以顯著提高摻入粉煤灰的水泥砂漿樣品的抗彎強度，隨著固硫灰含量的增加，抗彎強度逐漸增加，當(dāng)固硫灰含量為30%時，水泥砂漿樣品的抗彎強度比不加入粉煤灰的水泥砂漿樣品還要高，說明固硫灰的加入可以提高綠色化水泥砂漿的抗彎強度，滿足應(yīng)用要求。繼續(xù)增加固硫灰含量，抗彎強度沒有明顯變化。

結(jié)論：

綜上所述，在水泥砂漿中加入粉煤灰以實現(xiàn)其綠色化，但加入粉煤灰替代水泥的結(jié)果是使砂漿樣品的抗彎強度降低，當(dāng)粉煤灰摻入量為60kg/m3時，抗彎強度為最大，此時加入固硫灰可以提高綠色水泥砂漿的抗彎強度，當(dāng)固硫灰含量為30%時，可以顯著增加綠色化水泥砂漿的抗彎強度。