石粉與減水劑兼容性試驗(yàn)研究

王肅楨

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

1 引言

隨著我國基建規(guī)模的蓬勃發(fā)展，優(yōu)質(zhì)天然河砂資源不斷被開采，導(dǎo)致機(jī)制砂的優(yōu)勢(shì)也更加顯著，使用量逐年增大，但是處理機(jī)制砂加工期間產(chǎn)生廢棄物的能力卻沒有隨之快速提升。石粉作為機(jī)制砂生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用于各種材料中。鞠麗艷等[1]曾以粒度小于5 mm的廢棄石粉為研究對(duì)象，將其取代部分細(xì)骨料以制作砂漿，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所用方法可行。有學(xué)者曾利用廢石粉部分代替混凝土中天然河沙生產(chǎn)出石粉混凝土，認(rèn)為石粉混凝土比普通混凝土便宜，強(qiáng)度和耐磨性和普通混凝土沒有太大區(qū)別[2]。除此之外，硅酸鹽和碳酸鹽類石粉還可以摻入到橡膠中，石粉的加入可以進(jìn)一步改善橡膠性能，減少生膠使用量，降低橡膠生產(chǎn)成本[3]。胡紅梅等[4]、黃紅柳等[5]研究用廢棄石粉取代部分水泥以生產(chǎn)混凝土，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定的替代比例下，制得的混凝土和易性比普通混凝土要好，混凝土拌合物的坍落度有一定提高，這結(jié)果將有利于混凝土的泵送施工。為了進(jìn)一步推進(jìn)綠色生態(tài)混凝土發(fā)展，利用4種不同類別的減水劑作為調(diào)控材料，從凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度分析石粉砂漿與減水劑的兼容性，為石粉生態(tài)混凝土的應(yīng)用與發(fā)展提供理論參考。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料

為研究石粉與不同減水劑的兼容特性，使用聚羧酸減水劑為基準(zhǔn)變量，研究4種(聚羧酸CQ-PCE02、聚羧酸530P、萘系CQJ-NX01、三聚氰胺F10)不同減水劑對(duì)石粉砂漿力學(xué)性能的影響。如表1所示，其中，對(duì)照組LS0水灰比為 0.3，砂率45%，減水劑摻量0.3%。具體材料為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，購自安徽海螺水泥有限公司；細(xì)度模數(shù)為2.68的淮河河砂；普通自來水。

2.2 配合比

配合比見表1。

表1 配合比

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

使用維卡儀，根據(jù)ASTM C191[5]測(cè)試表1所示各組凈漿的凝結(jié)時(shí)間。根據(jù)ASTM C348[6]，將新拌砂漿澆筑至70mm×70mm×70mm正方體模具中，4個(gè)試件為一組，放于養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(溫度 23 ℃ ± 2 ℃、相對(duì)濕度≥95%)直至指定齡期(28d)，使用數(shù)字式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試各組砂漿的抗壓強(qiáng)度，并取其平均值，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、圖2。

3 結(jié)果與討論

3.1 凝結(jié)時(shí)間

表2選取了最為典型的聚羧酸530P作為減水劑摻入各組凈漿的凝結(jié)時(shí)間。從表中可以看出，各組份初凝時(shí)間都較為接近，LS0、LS10、LS15和LS20分別為9.6 h、8.9 h、10.4 h和8.8 h，而終凝時(shí)間最大是對(duì)照組LS0為13.2 h，最小值則是LS10組的10.7 h。這說明隨著減水劑的摻入，對(duì)于適量的石粉代替水泥的影響一定程度上可以忽略。可見，石粉與減水劑之間存在較好的兼容性。

表2 凝結(jié)時(shí)間 h

3.2 抗壓強(qiáng)度

圖2給出了石粉砂漿的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度。摻入石粉作為水泥替代物的砂漿立方體抗壓強(qiáng)度在不同減水劑的環(huán)境中，3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度沒有明顯變化。隨著石粉摻量的繼續(xù)增加，抗壓強(qiáng)度依舊沒有明顯變化。說明當(dāng)水膠比一定時(shí)，石粉砂漿在不同減水劑環(huán)境中對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度影響不大，石粉與減水劑的兼容性非常好。

圖2 抗壓強(qiáng)度

4 結(jié)論

(1)摻入石粉作為水泥替代物的砂漿試樣在4種減水劑環(huán)境中，3 d、7 d、28 d抗壓強(qiáng)度沒有明顯差異。

(2)4組中依次增加石粉摻量，各組石粉砂漿的抗壓強(qiáng)度變化仍不明顯。

(3)水膠比一定時(shí)，石粉砂漿在不同減水劑環(huán)境下對(duì)試塊抗壓強(qiáng)度影響不大，而且各組分凝結(jié)時(shí)間相差不大，充分說明了石粉與以上4種減水劑的兼容性極好。