建筑干砂漿的研制標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)建筑工程中的砌筑抹灰用砂漿，大多采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)攪拌、臨時(shí)配制的方法，砂漿材料大多就地取材，對(duì)水泥、砂一般不作元素檢測(cè)分析，尤其是砂的含硅量、含泥率、含水率極不一致，導(dǎo)致配制的砂漿強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)，砂漿性能差，影響砌筑工程質(zhì)量，有的甚至因此發(fā)生工程質(zhì)量事故。如1997年7月浙江省常山縣城南小區(qū)第51幢住宅發(fā)生倒塌的重大事故，其原因之一是砂的含泥量高達(dá)31%，砌筑砂漿強(qiáng)度在M0.4以下，無(wú)粘結(jié)力。
建筑砂漿是建筑工程的重要組成材料，其質(zhì)量必須穩(wěn)定、能經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)且可靠性高。
“建筑干砂漿” 發(fā)明專利(專利公開號(hào)CN 1219520A)涉及的是一種建筑干砂漿及其制作方法，特別適用于各種標(biāo)號(hào)的建筑水泥砂漿和可完全替代混合砂漿。用細(xì)磨粉煤灰配制的高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿，可用于高層建筑工程和公路橋涵工程以及配制混凝土。
建筑干砂漿的重要材料之一是砂漿活化劑(專利公開號(hào)CN 1218776A)，是原專利產(chǎn)品“SHJ—1 石灰精”后續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品。實(shí)踐證明，砂漿活化劑和粉煤灰同時(shí)摻入建筑砂漿中，不但可以全部替代石灰，而且置換水泥量可達(dá)35%左右。摻砂漿活化劑制作的砂漿具有強(qiáng)度高、和易性好、收縮率低等特點(diǎn)。
2 原材料及配合比
2.1 水泥
水泥強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，普通砂漿采用32.5級(jí)(原425#)水泥，高標(biāo)號(hào)砂漿采用42.5級(jí)(原525#)水泥。
2.2 砂
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粒度/目 |
細(xì)度模數(shù)/mm |
SiO 2 /% |
Al 2 O 3 /% |
含水率/% |
含泥率/% |
|
48～115 |
3.0～2.3 |
≥92 |
≤4 |
0.1～2.0 |
≤3 |
表 1 建筑干砂漿用砂要求
2.3 粉煤灰
一般采用Ⅲ級(jí)灰，細(xì)度合適的原狀灰亦可配制普通建筑干砂漿；配制高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿須將 粉煤灰細(xì)磨至粒度50～10μm，磨細(xì)粉煤灰比表面積為3000～5000cm2/g，堆積密度為 550～800kg/m3，粉煤灰化學(xué)組成要求見表2 。
表 2 粉煤灰化學(xué)組成要求(%)
|
SiO 2 |
Al 2 O 3 |
Fe 2 O 3 |
MgO |
SiO 3 |
IL |
|
≥48.0 |
≥20.0 |
≥3.0 |
1.50 |
＜ 0.35 |
8.0 |
為充分發(fā)揮粉煤灰的活性，提高細(xì)磨粉煤灰的有效利用率，對(duì)原狀粉煤灰的處理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 含碳量高于8的原狀粉煤灰應(yīng)進(jìn)行脫碳處理，使含碳量降到0.7%～1.8%。
(2) 原狀粉煤灰用200L振動(dòng)球磨機(jī)或超細(xì)磨進(jìn)行細(xì)磨加工，使其粒度從300μm左右加工到50～10μm，接近亞超細(xì)級(jí)顆粒標(biāo)準(zhǔn)。
(3) 粉煤灰中含有50%左右的玻璃質(zhì)微珠，具有質(zhì)輕、耐磨、有較高的化學(xué)能及表面活性好的特點(diǎn)。采用濕排粉煤灰時(shí)，應(yīng)充分利用漂浮在水面上的粉煤灰微珠。
2.4 砂漿活化劑
采用 SHJ—2 石灰精 ( 商品名稱 ) 。
2.5 建筑干砂漿配合比(質(zhì)量%)
|
水泥 |
10～25 |
|
砂 |
70～85 |
|
粉煤灰 |
1.5～9 |
|
砂漿活化劑 |
0.5～6 |
3 建筑干砂漿配制與性能
3.1 普通標(biāo)號(hào)砂漿配制及性能
采用普通32.5級(jí)水泥摻入粉煤灰、砂、添加砂漿活化劑，配制的不同標(biāo)號(hào)建筑干砂漿的配比及不同齡期抗壓強(qiáng)度見表3。
|
砂漿標(biāo)號(hào) |
M10 |
M7.5 |
M5 |
116 |
218 | |
|
預(yù)算定額配合比 /% |
水泥 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
砂 |
5.6 |
7.2 |
9.3 |
8.0 |
5.3 | |
|
石灰 |
0.17 |
0.27 |
0.41 |
6.00 |
0.30 | |
|
建筑干砂漿配比 /% |
水泥 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
砂 |
8 |
10 |
12 |
10 |
7 | |
|
粉煤灰 |
0.55 |
0.60 |
0.55 |
0.75 |
0.50 | |
|
活化劑 |
0.010 |
0.0075 |
0.005 |
0.005 |
0.0075 | |
|
建筑干砂漿抗壓強(qiáng)度 /MPa |
7d |
8.6 |
6.4 |
4.3 |
6.2 |
7.8 |
|
28d |
16.3 |
10.9 |
7.9 |
10.6 |
17.7 | |
|
90d |
18.2 |
13.7 |
9.7 |
13.9 |
20.8 | |
|
粉煤灰置換水泥 /% |
35.9 |
35.2 |
35.7 |
28.9 |
29.6 | |
表 3 不同標(biāo)號(hào)干砂漿配比及相應(yīng)齡期的抗壓強(qiáng)度對(duì)比
從表3可見，摻入粉煤灰的建筑干砂漿，粉煤灰置換水泥量約為30%～35%。建筑干砂漿具有較高的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度持續(xù)上升，28d強(qiáng)度分別比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度提高63%、45.3%、38.6%；90d強(qiáng)度提高率分別為82.2%、82.1%、74.0%。抹灰砂漿的強(qiáng)度也均在M10以上。說明粉煤灰在砂漿活化劑作用下活性被激發(fā)，不僅使水泥置換率增加，而且參與水化反應(yīng)，制成的砂漿具有較高的強(qiáng)度。
3.2 高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿配比及性能
采用42.5級(jí)高標(biāo)號(hào)水泥，同時(shí)摻入細(xì)磨粉煤灰、砂、砂漿活化劑的高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿的配比及相應(yīng)齡期抗壓強(qiáng)度見表4。
|
砂漿標(biāo)號(hào) |
M15 |
M20 | |
|
傳統(tǒng)砂漿配比 |
水泥 |
1 |
1 |
|
砂 |
3.9 |
3.5 | |
|
高標(biāo)號(hào)建筑 |
水泥 |
1 |
1 |
|
砂 |
7.5 |
6.3 | |
|
粉煤灰 |
1 |
1 | |
|
砂漿活化劑 |
0.010 |
0.015 | |
|
建筑干砂漿 |
7d |
13.1 |
17.8 |
|
28d |
31.2 |
42.6 | |
|
90d |
35.1 |
48.7 | |
|
粉煤灰置換水泥 /% |
46.3 |
43.2 | |
表 4 高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿配比及相應(yīng)齡期抗壓強(qiáng)度
從表4采用細(xì)磨粉煤灰配制的高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿性能測(cè)試結(jié)果表明，粉煤灰細(xì)磨至接近亞超級(jí)顆粒時(shí)(細(xì)于水泥)，其惰性充分轉(zhuǎn)化為活性，活化能更高，砂漿強(qiáng)度得到更大的增長(zhǎng)。標(biāo)號(hào)M15、M20的建筑干砂漿比相應(yīng)的傳統(tǒng)砂漿28d強(qiáng)度分別提高108%和113%，90d強(qiáng)度分別提高134%和143.5%；粉煤灰的水泥置換率也有較大提高。
3.3 建筑干砂漿與混合砂漿性能比較
3.3.1 配比
采用添加砂漿活化劑配制的建筑干砂漿S026-2和采用石灰膏配制的混合砂漿S026-1的配合比見表5 。
|
試件編號(hào) |
水泥 |
砂 |
石灰膏 |
活化劑 |
水 |
砂漿稠度 |
|
S026-1 |
1 |
11.0 |
1.35 |
- |
1.556 |
7.4 |
|
S026-2 |
1 |
11.0 |
- |
0.0027 |
2.150 |
6.4 |
表 5 砂漿配合比
3.3.2 建筑干砂漿與混合砂漿性能比較
由國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試的S026-1、S026-2的性能數(shù)據(jù)見表6 。
|
試件編號(hào) |
S026-1 |
S026-2 | |
|
抗壓強(qiáng)度/MPa |
7d |
1.8 |
2.4 |
|
28d |
4.5 |
6.7 | |
|
90d |
9.6 |
11.7 | |
|
不同齡期收縮值/(mm/m) |
1d |
0.062 |
0.021 |
|
7d |
0.896 |
0.688 | |
|
21d |
1.250 |
0.864 | |
|
28d |
1.291 |
0.864 | |
|
抗凍融強(qiáng)度損失率/% |
12.8 |
5.2 | |
|
抗凍融質(zhì)量損失率/% |
0 ― 0.4 |
0 | |
|
碳化系數(shù) |
0.94 |
0.98 | |
|
抗?jié)B性/MPa |
0.2 |
0.3 | |
表 6 建筑干砂漿與混合砂漿性能比較
表6結(jié)果表明，添加砂漿活化劑的建筑干砂漿與石灰膏普通混合砂漿相比，具有抗壓強(qiáng)度高、抗凍性能好、收縮率小等優(yōu)點(diǎn)。
4 試驗(yàn)分析
4.1 砂漿活化劑的作用
粉煤灰在砂漿活化劑的作用下，激發(fā)了活性，不再是單純的作為填料，而是參與砂漿水化反應(yīng)，置換 30%～35%的水泥。這是因?yàn)?，砂漿活化劑在粉煤灰中引入很活潑的Si-Cl，使其中的Si轉(zhuǎn)化為Si-Cl，在水化反應(yīng)中其與Al-OH、Mg-OH反應(yīng)生成水泥石物質(zhì)。從而提高建筑干砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗凍融性能、抗?jié)B性及抗碳化性能，并減少干燥收縮。
4.2 粉煤灰磨細(xì)的作用
(1) 細(xì)磨后，粉煤灰玻璃體顆粒被打碎，比表面積3000～5000cm2/g增大至7000～15000cm2/g。表面能大為增加，活性更易發(fā)揮。細(xì)磨的粉煤灰不僅具有填料效應(yīng)和細(xì)集料效應(yīng)，而且從水泥水化反應(yīng)中的客體位置轉(zhuǎn)化為參與水化反應(yīng)的主體位置，成為重要的反應(yīng)組分，其與 Ca(OH)2 反應(yīng)生成的硅酸鈣、鋁酸鈣等水泥石以及不溶于水的硅鋁化合物，有效地堵塞了砂漿的毛細(xì)通道，增加了砂漿的密實(shí)度，提高了砂漿的耐水性能和抗?jié)B性，較大程度地提高了砂漿強(qiáng)度，置換水泥量有了更大的增加。
(2) 細(xì)磨后，粉煤灰表面能更高，“滾球軸承” 的潤(rùn)滑作用更強(qiáng)，在砂漿中降低了顆粒間的摩擦力，砂漿的和易性明顯改善。
(3) 細(xì)磨粉煤灰的微細(xì)填料作用，增強(qiáng)了砂漿的密實(shí)度，不僅提高了水泥置換率，而且減少了水泥的水化熱，減少溫度裂縫，砂漿的強(qiáng)度得到更大的提高。
(4) 建筑干砂漿如采用細(xì)磨的增鈣粉煤灰作摻入料，經(jīng)試驗(yàn)確定最佳配比和補(bǔ)充相應(yīng)的元素含量，制備的建筑干砂漿水泥置換量可望在50%以上，而且砂漿強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、密實(shí)性和和易性更好，可作為混凝土小型砌塊的專用砂漿。
5 結(jié)束語(yǔ)
(1) 建筑干砂漿可作為公路橋涵工程和高層建筑工程的專用砂漿。但是如用作高標(biāo)準(zhǔn)公路的路面砂漿，應(yīng)在高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿的基礎(chǔ)上補(bǔ)充高耐磨、耐高凍融、耐高沖擊力的材料，并經(jīng)試驗(yàn)確定優(yōu)化配比，以保證路面砂漿的耐久性與耐候性。
(2) 高標(biāo)號(hào)建筑干砂漿可配制商品混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)C40，密度低于1950kg/m3 的輕集料混凝土可廣泛應(yīng)用于土木建筑工程的承重結(jié)構(gòu)。
(3) 建筑干砂漿配制的商品混凝土價(jià)格為250～400元/m3。產(chǎn)品使用方便，具有廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)潛力。
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