粉煤灰對混合骨料抹灰砂漿性能的影響

孫成蛟，張秀葉

（日照魯碧新型建材有限公司，山東 日照 276811）

0 前言

隨著建材行業的不斷發展，優質砂資源日益短缺，尋找可以取代濕拌砂漿中河砂的資源是非常有意義的。普通濕拌砂漿生產中，砂和石是最重要、且用量最多的原材料，對砂漿配制和性能產生巨大的影響。如果濕拌砂漿的生產區域位于天然砂比較短缺的地區，例如山東日照地區，那么就需要采用異地運輸的方式獲取天然砂，從而導致混凝土原材料成本不斷地增加[1-3]。濕拌砂漿的發展可推動利用尾礦廢石、鋼渣、礦渣等固體廢棄物制成的機制砂代替天然砂[4]，會帶動良好社會經濟效應[5-6]。

本文主要研究內容：利用鐵尾礦砂取代機制砂或河砂，搭配成混合骨料，研究了粉煤灰的摻量對混合骨料濕拌抹灰砂漿性能（流動度、表觀密度、保水性、抗壓強度、拉伸粘結強度等性能）的影響。

1 原材料、儀器、試驗方法

1.1 原材料

水泥：山東日照山水 P·O42.5 水泥，水泥的性能指標見表 1；粉煤灰：F 類Ⅱ級灰，為日照華能電廠產，其性能指標見表 2；濕拌抹灰砂漿用河砂和機制砂、鐵尾礦砂的性質指標見表 3 所示；纖維素醚為：20 萬MPa·s 羥丙基甲基纖維素醚，山東濟南常春騰建材科技有限公司；水：為飲用水。

表1 水泥的性能指標

1.2 儀器

攪拌機、壓力機、振動臺、稠度儀、凝結時間測定儀、干燥箱、AL204 電子天平和 DJ 系列電子天平、兩套砂漿保水性試驗儀器等。

1.3 試驗方法

濕拌抹灰砂漿抗壓強度、流動性、試件制備與養護等試驗測試均按照行業標準 JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行。

表2 粉煤灰的性能指標 %

表3 河砂、機制砂和鐵尾礦砂的性能指標

2 不同比例粉煤灰對混合骨料抹灰砂漿性能的影響

本文試驗分別以 30% 和 50% 鐵尾礦砂取代機制砂和河砂中細砂，設計以 0%、5%、15%、25%、35%、45% 的粉煤灰取代水泥，研究不同比例粉煤灰對濕拌抹灰砂漿工作性及力學性能影響，并確定粉煤灰在鐵尾礦砂與機制砂或河砂混合砂配制抹灰砂漿中的最佳取代比例。試驗具體配比及結果如表 4 所示。

不同比例粉煤灰取代水泥對鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料抹灰砂漿流動度的影響如圖 1 所示。

從圖 1 可以看出：鐵尾礦砂與河砂、機制砂混合骨料配制抹灰砂漿，其砂漿流動度隨粉煤灰取代比例的增加先增加后減小，均在 25% 時，砂漿流動度最大，分別為 241mm、262mm。在粉煤灰相同取代比例條件下，鐵尾礦砂與河砂混合骨料抹灰砂漿流動度要高于鐵尾礦砂與機制砂混合骨料抹灰砂漿流動度。由圖 1 還可以明顯看出：粉煤灰可以顯著改善抹灰砂漿工作性，且在取代比例為 25% 時，改善效果最為顯著。

表4 添加粉煤灰抹灰砂漿配合比及試驗結果

圖1 粉煤灰取代率對抹灰砂漿流動度影響

不同比例粉煤灰取代水泥對鐵尾礦砂與河砂、機制砂混合骨料抹灰砂漿表觀密度的影響如圖 2 所示。

從圖 2 可以看出：鐵尾礦砂與機制砂、河砂配制濕拌抹灰砂漿時，其砂漿表觀密度均隨粉煤灰取代比例的增加而減小，在相同取代比例條件下，鐵尾礦砂與機制砂混合骨料砂漿表觀密度高于鐵尾礦砂與河砂混合骨料砂漿表觀密度。純水泥混合骨料砂漿表觀密度分別為2275kg/m3、2190kg/m3，粉煤灰取代比例為 25% 時，表觀密度分別降低至 2240kg/m3、2150kg/m3，表觀密度隨粉煤灰比例增加，都有一定程度下降。

不同比例粉煤灰取代水泥對鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料抹灰砂漿保水率的影響如圖 3 所示。

圖2 粉煤灰取代率對抹灰砂漿表觀密度影響

從圖 3 可以看出：鐵尾礦砂與機制砂、河砂配制砂漿保水率隨粉煤灰取代比例增加而逐漸下降，純水泥鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂漿保水率分別為 86.3%、86.0%，粉煤灰取代比例增加至 25% 時，保水率則分別降至 85.4%、84.8%。粉煤灰比例相同時，鐵尾礦砂與機制砂混合配制砂漿保水率高于鐵尾礦砂與河砂混合配制抹灰砂漿保水率，這是因為機制砂中含有較高比例的粉料，粘度相對較高，泌水較少。

不同比例粉煤灰取代水泥對鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料抹灰砂漿粘結強度的影響如圖 4 所示。

從圖 4 可以看出：鐵尾礦砂、機制砂混合骨料抹灰砂漿隨粉煤灰比例增加而逐漸下降，而鐵尾礦砂、河砂混合骨料抹灰砂漿粘結強度隨粉煤灰比例先增加后下降。純水泥鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂漿粘結強度分別為 0.40MPa、0.17MPa，粉煤灰取代比例增加至 25% 時，鐵尾礦砂與機制砂混合骨料砂漿粘結強度降至 0.28MPa，鐵尾礦砂與河砂混合骨料抹灰砂漿粘結強度則下降到 0.17MPa，相同粉煤灰取代比例條件下，鐵尾礦砂、機制砂混合骨料砂漿粘結強度相對鐵尾礦砂、河砂混合骨料砂漿粘結強度相對高些。

圖3 粉煤灰取代率對抹灰砂漿保水率的影響

圖4 粉煤灰取代率對抹灰砂漿粘結強度的影響

不同比例粉煤灰取代水泥對鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料抹灰砂漿 7d、28d 強度的影響如圖 5 所示。

圖5 粉煤灰取代率對抹灰砂漿強度的影響

從圖 5 可以看出：鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂漿強度均隨粉煤灰比例增加而逐漸減小，摻量越高下降越明顯；粉煤灰比例相同時，鐵尾礦砂、機制砂混合骨料砂漿 7d 和 28d 強度均高于鐵尾礦砂、河砂混合骨料砂漿 7d 和 28d 強度。

綜上所述：鐵尾礦砂與機制砂、河砂混合骨料配制砂漿流動度均在粉煤灰取代比例 25% 時，砂漿流動度達到最大值，表觀密度、保水性、抗壓強度均隨粉煤灰取代比例的增加而減小，鐵尾礦砂、機制砂混合骨料抹灰砂漿粘結強度隨粉煤灰比例增加而逐漸下降，而鐵尾礦砂、河砂混合骨料抹灰砂漿粘結強度隨粉煤灰比例增加先增加后下降。

3 結論

鐵尾礦砂與河砂、機制砂混合骨料配制砂漿時，均在粉煤灰取代比例 25% 時，其砂漿流動度達到最大值；其砂漿表觀密度、保水性、抗壓強度均隨粉煤灰取代比例的增加而減小，且摻量越高越下降越明顯；鐵尾礦砂和機制砂混合骨料抹灰砂漿的粘結強度隨粉煤灰比例增加而逐漸下降，而鐵尾礦砂和河砂混合骨料抹灰砂漿多長粘結強度隨粉煤灰比例增加先增加后下降。