机制砂石粉在加气块薄层砌筑砂浆中的应用

黄振兴，夏明龙，诸葛诚炜，郭俊，冯哲诗君

（1. 温州吉邦科技发展有限公司，浙江 温州 325000；2. 温州科圆建筑材料检测有限公司，浙江 温州 325006）

0 前言

随着国家和地方陆续出台禁止现场搅拌砂浆，推广使用环保、节能的干混砂浆政策，给干混砂浆的发展带来了新的机遇。全国各地的干混砂浆推广应用在不断提速，但令人担忧的是，对天然砂资源需求也越来越大，呈现天然砂供不应求的局面，价格不断上扬，使企业难以承受。为了保护生态环境，大部分地方政府已经出台了禁止开采河砂的政策。还有就是为了不污染空气，河砂烘干不允许使用煤炭作为燃料，只能使用油和天然气，这样一来将大幅度提高烘干成本，如果再使用河砂，就会因市场河砂供不应求导致原材料短缺而停产，或成本太高而导致亏损。因此，现在在干混砂浆中使用机制砂成为主流。在生产机制砂的同时会产生大量石粉，如果这些石粉不能被有效利用，就会影响生产（石粉库满了，就无法制砂），同时增加成本，如果乱排还会造成环境污染。因此石粉的有效利用，对于干混砂浆公司十分重要。

以前干粉砂浆公司干混砂浆配合比使用的主要胶材是水泥和粉煤灰，加气块薄层砌筑砂浆的要求与一般砌筑砂浆的要求不同，加气块薄层砌筑砂浆灰缝很薄，只有 5～8mm，因此需要高保水、高粘度才能使砂浆与砌体牢固地粘在一起。在机制砂生产过程中产生的石粉粘性优于粉煤灰，所以从理论上分析在薄层砌筑砂浆中添加石粉一方面能改善施工性能，另一方面还能增加砂浆粘度，应该是可行的。由于在加气块薄层砌筑砂浆中粉煤灰使用量很大，所以如果石粉能代替加气块薄层砌筑砂浆中的粉煤灰的话，不仅解决了石粉囤积太多导致爆仓、停产的问题，还能给砂浆公司带来巨大的经济效益，大幅度降低了砂浆成本。为了进一步研究石粉能否替代粉煤灰，我们在实验室做了大量实验来论证。

1 石粉取代粉煤灰的思路

粉煤灰是一种矿物掺合料，在砂浆中能够改善集料的颗粒级配，提高浆体对砂的包裹性，增加砂浆粘性，从而改善砂浆的施工性能。石粉的许多物理性能与粉煤灰类似，且粘性好于粉煤灰；因此，用石粉取代粉煤灰，在理论上是可行的。

2 试验用原材料

（1）水泥使用 P·O42.5 普通硅酸盐水泥，7d 抗压强度 37.3%，28d 抗压强度 44.5%。

（2）粉煤灰使用Ⅱ级粉煤灰。

（3）石粉使用生产机制砂时风选出来的石粉。

（4）机制砂选用我公司 1.18mm 以下的砂，细度模数为 2.55，属Ⅱ区中砂，其筛分数据见表 1。

表1 机制砂筛分数据

（5）外加剂：各种改善砂浆性能的外加剂。

3 试验方案和试验数据

3.1 试验方案

使用相同配合比，水泥、砂、功能性外加剂等原材料都相同，掺合料分别以全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉三种方式，试拌加气块薄层砌筑砂浆系列 aM5、aM10 砂浆配合比，检测砂浆稠度、湿密度、含气量、保水率和强度等各项技术指标，分析全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉后对同一配合比砂浆各项技术指标的影响，以判断用石粉取代粉煤灰的可行性。具体配合比见表 2。

表2 对比试验配合比

3.2 试验数据

3.2.1 掺合料使用 100% 石粉的各项性能检测数据

将配合比中的粉煤灰全部用等量石粉代替，试拌并检测。经试验，工作性能良好。测得数据见表 3。

3.2.2 掺合料使用 100% 粉煤灰的各项性能检测数据

作为对照组不使用石粉，完全按原配合比试拌并检测。经试验，工作性能良好。测得数据见表 4。

表3 全部使用石粉的砂浆性能结果

表4 全部使用粉煤灰的砂浆性能结果

3.2.3 掺合料使用 50% 粉煤灰 50% 石粉的各项性能检测数据

将配合比中的一半粉煤灰用等量石粉代替，试拌并检测。经试验，工作性能良好。测得数据见表 5。

表5 一半粉煤灰一半石粉的砂浆性能结果

3.3 各项数据汇总及同一性能指标直方图

为了直观的展示使用不同掺合料对加气块薄层专用砌筑砂浆各项性能的影响。将表 3、表 4、表 5 中的数据汇总，并制作了图 1～5，进行对比分析。

从图 1 可以看出，使用石粉后有效增大了加气块薄层砌筑砂浆的流动性，提高了施工性能，且在改善加气块薄层砌筑砂浆流动性这一方面比粉煤灰更加出色。

图1 稠度数据直方图

从图 2 可以看出，掺合料使用 100% 石粉灰、掺合料使用 100% 粉煤灰、以及掺合料使用 50% 石粉和50% 粉煤灰后，加气块薄层专用砌筑砂浆的湿密度非常接近，几乎对湿密度这一性能指标没有任何影响。

图2 湿密度数据直方图

图3 含气量数据直方图

从图 3 可以看出，掺合料使用 100% 石粉灰、掺合料使用 100% 粉煤灰、以及掺合料使用 50% 石粉和50% 粉煤灰后，加气块薄层专用砌筑砂浆的含气量非常接近，几乎对含气量这一性能指标没有任何影响。

对于砂浆的保水率方面，掺合料使用 100% 石粉灰、掺合料使用 100% 粉煤灰、以及掺合料使用 50%石粉和 50% 粉煤灰后，加气块薄层专用砌筑砂浆的保水率相同，均为 100%，石粉对保水率这一性能指标没有任何影响。

观察 aM5 和 aM10 各试验组试块强度，以及从图4、图 5 可以直观地看出，添加石粉试验组和石粉、粉煤灰各 50% 的试验组加气块薄层砌筑砂浆早期强度略低于添加粉煤灰的试验组，但在后期 28 天时这一强度差距会明显减小，强度非常接近。

3.4 砂浆工作性

同一配合比不同掺合料砂浆的工作性能均良好，粘性好，说明掺加石粉对砂浆的工作性没有任何影响。

图4 aM5 各期龄强度数据直方图

图5 aM10 各期龄强度数据直方图

4 结论

石粉与粉煤灰都可以在加气块薄层砌筑砂浆中弥补机制砂细颗粒不足，改善颗粒级配，改善砂浆和易性。同时在添加后使砂浆单位用水量明显下降，能够减小砂浆的干缩性能，有利于施工后防止干缩开裂，使工作性能得到大幅提升。石粉在砂浆中的作用与粉煤灰类似，可以很大程度上代替水泥在砂浆中的使用，减少原材料成本。

石粉在改善砂浆和易性与降低砂浆用水量上优于粉煤灰，仅在砂浆强度上比粉煤灰略低，但影响不大。

根据上面试验结果可知，在薄层砌筑砂浆中掺入部分石粉或用石粉全部取代粉煤灰是可行的，用石粉全部取代粉煤灰不仅对砂浆性能的各项指标没有影响，反而由于石粉的粘性比较大，改善了砂浆的性能；把石粉加到薄层砌筑砂浆中既改善了砂浆的工作性，又增加了砂浆的粘性。因此，在薄层砌筑砂浆中，石粉是可以完全取代粉煤灰。

5 经济效益

近几年来各地受到环保政策的影响，导致好多小型发电厂的关闭，所以市场上粉煤灰供不应求，有些供应商趁机涨价，这样一来砂浆厂家的生产成本不断增加。经过大量试验，论证了机制砂石粉可以完全替代粉煤灰，目前一吨Ⅱ级粉煤灰的市场价格在 200 元以上，而石粉的成本只有 60 元，加气块薄层专用砌筑砂浆中一般要用 200 多公斤粉煤灰，如果用石粉取代粉煤灰后，每吨砂浆可以降低成本 25 元左右，以一个中型砂浆公司一般年产 2 万吨加气块薄层专用砌筑砂浆为例，每年可以为企业创造 500 万利润。

6 石粉使用事项

（1）在夏季温度较高时，要适当多用纤维素醚；当在冬季气温较低时，要适当少用纤维素醚；根据气温的变化及时调整功能性外加剂用量，以便使砂浆始终能保持优良的工作性能。

（2）由于生产机制砂时使用的石子不同，不同材质的石子，生产机制砂的出粉量都不同，所以生产砂浆时要根据每批石子生产出来机制砂的含粉量适当调整配合比，以保证每批出厂砂浆的工作性能。

（3）由于石粉的需水比略大于粉煤灰，所以在砂浆中使用石粉需要适当调整砂浆的用水量或适当提高点纤维素醚用量。

（4）石粉的细度将对砂浆性能有着一定的影响，所以生产机制砂时风选出的石粉都要到实验室做下细度筛分试验，以确保石粉的质量；根据不同的石粉质量适当调整砂浆配合比。

（5）石粉仓中石粉库存量的多少将对生产机制砂的质量产生一定的影响，当石粉仓快满时，石粉不能及时抽到石粉仓中，就会在制砂过程中石粉通过风力反流到细砂管道中，这样就使细砂中的含粉量逐渐升高，所以一定要控制好石粉仓库存量；当机制砂石粉含量过高时，要根据细砂中石粉实际含量，及时调整砂浆配合比。

7 结语

从上述详尽的试验数据可以看出，在加气块薄层砌筑砂浆中石粉可以完全取代粉煤灰，取代后对砂浆的稠度、湿密度、含气量、保水率、强度和工作性等重要技术指标几乎没有什么影响；同时石粉的粘性高于粉煤灰，使得加气块薄层砌筑砂浆与加气块砌体的粘结力更强。通过大半年时间在工地大规模的使用，都没有出现任何问题，砂浆的工作性和与加气块砌体的粘接力都很好，广受用户单位和一线工人的认可和欢迎，运到所有工地的砂浆实际检测都全部合格。

用石粉完全取代粉煤灰不仅对砂浆各项性能没有什么影响，而且还能消耗掉石粉，避免污染环境，同时还能给企业带来可观的经济效益。