新型粉煤灰用于干混粘结砂浆的实验研究

王霞，卓锦德，高志英，董阳，赖世燿

（北京低碳清洁能源研究所，北京 102209）

新型粉煤灰用于干混粘结砂浆的实验研究

王霞，卓锦德，高志英，董阳，赖世燿

（北京低碳清洁能源研究所，北京 102209）

研究了经旋风分离的粉煤灰取代水泥以及不同可再分散乳胶粉对粘结砂浆性能的影响。结果表明：使用经过旋风分离处理的粉煤灰可取代水泥的最大比例为70%；粘结砂浆的14 d拉伸粘结原强度主要是由可再分散乳胶粉提供，而（14+7）d耐水粘结强度主要是由水泥来提供；使用不同可再分散乳胶粉对粘结强度有影响，当粉煤灰取代水泥的比例不高于50%时，使用2种不同胶粉的粘结砂浆粘结强度都能符合JG/T 149—2003标准要求，但粉煤灰可取代水泥的最大比例相差很显著，约为20%。

新型粉煤灰；干混粘结砂浆；可再分散乳胶粉

燃煤发电是我国的主要电力能源，因而粉煤灰的产量将会持续增加，2013年高达5.8亿t。大部分粉煤灰用于水泥生产、建材产品、煤坑充填、路面材料等方面，利用率高达69%，其余未被利用的部分则排入储灰场、填埋场或江河湖海中，造成严重的环境污染[1]。干混砂浆是建材领域新兴的干混材料之一，以取代现拌砂浆来减少空气污染和提供更好的产品品质。一般来说，由于粉煤灰性能的差异和供应的不稳定性，在大多数的特种砂浆中，粉煤灰的使用量非常有限，而在普通砂浆中会使用少量的粉煤灰[2]。鉴于此，需要开发高掺量粉煤灰的干混砂浆，减少粉煤灰污染环境，同时还可以降低干混砂浆产品的成本，改善干混砂浆的性能，尤其是降低砂浆水胶比和分层度，提高流动度和稠度[3-5]。

1 实验

1.1 原材料

（1）水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，唐山冀东水泥股份有限公司；

（2）水洗砂：规格40～70目，70～140目，二者以2.3∶1.0的质量比进行级配，北京福伟汇业商贸中心；

（3）木质纤维：J.RETTENMAIER&SOHNE，德国产；

（4）纤维素醚：Samsung PMC-40US；

（5）可再分散乳胶粉：A、B，均为市售常用的EVA胶粉；

（6）膨胀聚苯板：密度20 kg/m3，北京索利特新型建筑材料有限公司；

（7）基础砂浆块：规格70 mm×70 mm×20 mm，上海博邦建材有限公司；

（8）粉煤灰1：经旋风分离处理的粉煤灰，密度2.36 g/cm3比表面积204 m2/kg；粉煤灰2：普通Ⅱ级粉煤灰，密度2.27 g/cm3，比表面积177 m2/kg。

1.2 实验设备

搅拌机：JJ-5型，无锡建仪仪器机械有限公司；热切割机：220～240 V，50/60 Hz，北京金捷润嘉科技有限公司；保温材料强度测试仪：IMQD2000，天津英贝尔科技发展有限公司；标准养护箱：HBY-40A型，无锡建仪仪器机械有限公司。

1.3 实验方法

按照JG/T 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》[6]测试干混粘结砂浆的拉伸粘结强度。拉伸粘结原强度试件在标准养护条件[温度（20±2）℃，湿度（50±10）%]下养护14 d后进行测试，耐水粘结强度试件在标准养护条件下养护14 d、然后浸水7 d，晾干后进行测试。

JG/T 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中规定胶粘剂的性能指标见表1。

表1 胶粘剂的性能指标

2 实验结果与分析

2.1 粉煤灰掺量对粘结砂浆粘结性能的影响

设计粘结砂浆试验干粉总质量1000 g，其中胶凝材料400 g，粉煤灰1分别取代水泥的量为0、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%，砂580 g，外加剂（木质纤维、纤维素醚及可再分散乳胶粉A）20 g，粉煤灰掺量对粘结砂浆粘结强度的影响见表2。

表2 粉煤灰掺量对粘结砂浆粘结强度的影响

由表2可见，粉煤灰1取代水泥量最大能达到70%，可以符合JG/T 149—2003的要求。当粉煤灰1取代水泥量达到100%时，与EPS板和砂浆块的拉伸粘结原强度分别为（0.06± 0.01）、（0.64±0.08）MPa，由此说明，粘结砂浆的14 d拉伸粘结原强度是由可再分散乳胶粉提供的；而耐水粘结强度值均为0，粉煤灰的强度发展需要碱性条件激发，没有水泥水化产生的碱性环境，粉煤灰自身的强度不会发展，在配方中只是充当了填料的作用，当胶粉浸入水中溶解后，完全失去强度，这也说明粘结砂浆的耐水粘结强度主要由水泥来提供。

2.2 不同粉煤灰对粘结砂浆粘结性能的影响

设计粘结砂浆试验干粉总量1000 g，其中胶凝材料400 g，粉煤灰取代水泥量为70%，砂580 g，外加剂（木质纤维、纤维素醚及可再分散乳胶粉A）20 g，研究2种不同粉煤灰对粘结砂浆性能的影响，结果见表3。

表3 粉煤灰类型对粘结砂浆粘结强度的影响

由表3可以看出，在粉煤灰取代量均为70%时，对于拉伸粘结原强度，粉煤灰1和粉煤灰2所成型的试样均符合JG/T 149—2003要求；对于耐水粘结强度，粉煤灰1所成型的试样符合JG/T 149—2003要求，而粉煤灰2所成型的试样不符合JG/T 149—2003要求。

2.3 胶粉类型对粘结砂浆粘结性能的影响

在干混砂浆中添加可再分散乳胶粉可显著提高其粘结性能、防水性能、内聚力和施工性能等[7-8]，但不同的可再分散乳胶粉对干混砂浆的性能影响也有所不同。本文主要对比了市面上常用的2款胶粉A和B对粘结强度的影响，设计粘结砂浆试验干粉总质量1000 g，其中胶凝材料400 g，粉煤灰分别取代水泥的量为0、30%、50%、70%、90%、100%，砂580 g，外加剂（木质纤维和纤维素醚）5 g，可再分散乳胶粉15 g，测试结果见表4。

由表4可见，当粉煤灰取代水泥量为0～50%时，采用可再分散乳胶粉A和B的拉伸粘结原强度及耐水粘结强度均符合JG/T 149—2003的要求，但使用胶粉A的粘结砂浆强度较使用胶粉B的高。当粉煤灰取代水泥量为70%时，采用胶粉B成型的试样拉伸粘结原强度也符合JG/T 149—2003的要求，但耐水粘结强度不符合JG/T 149—2003的要求，而采用胶粉A成型的试样拉伸粘结原强度及耐水粘结强度均符合JG/T 149—2003的要求，由此可以得出，胶粉A比胶粉B在粉煤灰取代水泥的量上相差20%。在粉煤灰取代水泥量为90%时，使用胶粉A和胶粉B的粘结砂浆耐水粘结强度均不符合JG/T 149—2003的要求。

表4 胶粉类型对粘结砂浆粘结强度的影响

3 结论

（1）粉煤灰完全取代水泥时，砂浆的拉伸粘结强度是由可再分散乳胶粉提供，而耐水粘结强度值均为0，当胶粉浸入水中溶解后，完全失去强度，这也说明粘结砂浆的耐水粘结强度主要由水泥来提供。

（2）不同类型的粉煤灰取代水泥对粘结砂浆的性能影响有很大的差异性。特殊处理的粉煤灰在干混粘结砂浆中，可取代水泥的比例达到70%。

（3）不同可再分散乳胶粉对粉煤灰取代水泥的粘结性能也有一定影响，特别是耐水粘结强度。当粉煤灰取代水泥的比例不高于50%时，使用2种不同胶粉的粘结砂浆均符合JG/T 149—2003的要求。但对粉煤灰取代水泥的最大比率有很明显的差别，相差约20%。

[1]杨利香，施钟毅.“十一五”我国粉煤灰综合利用成效及其未来技术方向和发展趋势[J].粉煤灰，2012（4）：4-9.

[2]龙广成，谢友均，牛丽坤.砂浆中粉煤灰的最佳掺量[J].硅酸盐学报，2006，34（6）：762-765

[3]王成启.粉煤灰对水泥浆体孔结构的影响[J].新型建筑材料，2001 （7）：43-44.

[4]刘淑芳.粉煤灰在新型建筑材料中的应用[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2011，30（s1）：57-59.

[5]阎培渝.粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理[J].硅酸盐学报，2007，35（s1）：167-171.

[6]李光球，陈晓龙，郭一峰.JG 149—2003与GB/T 29906—2013规定的粘结剂性能指标及试验方法对比[J].新型建筑材料，2015，42 （11）：26-29.

[7]王培铭，张国防.中国干混砂浆的应用研究概况[J].硅酸盐通报2007，26（1）：106-112.

[8]毛自根，陈鑫松，李金标.我国干混砂浆的应用现状和前景分析[J].山西建筑，2009，35（20）：173-174.

Experimental study of special fly ash used for dry-mixed adhesive mortar

WANG Xia，ZHUO Jinde，GAO Zhiying，DONG Yang，LAI Shiyao
（National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy，Beijing 102209，China）

This study is to report the use of a unique fly ash to replace cement under different types of latex powders on the adhesive mortar performance.Experimental data show that this fly ash can replace cement up to 70%，while the other fly ash cannot.Further comparison with the data for cement completely replaced by fly ash，14-day adhesive strength is mainly provided by redispersible powders，while 14+7 days water-resistant adhesive strength is mainly provided by cement.Different redispersible powders can have the effects on the adhesive strength;when not high than 50%of cement is replaced by this fly ash，mortars using both powders meet the JG/T 149—2003 standard requirements.However，the difference in the maximum cement replacement is significant，about 20%.

new-type fly ash，dry-mixed adhesive mortar，redispersible latex powder

TU58+2

A

1001-702X（2016）09-0011-03

2016-01-07；

2016-03-04

王霞，女，1984年生，山西晋中人，硕士，工程师，主要从事粉煤灰综合利用方面的研究工作。