超细粉煤灰对水泥基灌浆料性能的影响

2021-02-12赵松海徐腾威张东东申啟航

砖瓦 2021年12期

赵松海宋涛徐腾威张东东申啟航

（河南强耐新材股份有限公司，河南焦作 454950）

粉煤灰是煤炭燃烧过程产生的副产物，我国年产量约6亿吨，利用率70%；目前有效利用不足，累计历史堆存总量已超25亿吨，占地约100万亩；粉煤灰目前以水泥、筑路建材低端利用为主，粉煤灰高质化利用是当今社会大宗固废利用的趋势。[1]水泥基灌浆料在当下用途广、用量大，无论是大型设备和精密设备地脚螺栓与机座锚固还是钢结构，如钢轨、钢槊、钢拄等，与基础固接的灌注等都起到至关重要的作用。对于用户来说强度是他们所关心的，对于商家来说不仅仅是产品性能和质量的好坏还有成本的问题，为此，超细粉煤灰无论对水泥基灌浆料的强度还是流动度都起到很大的改善作用[2，3]。

1 实验

1.1 原材料

超细粉煤灰：300目以下。

硅灰：粉末状。

粗砂：砂土中砾粒含量不大于25%，而粒径大于0.5mm的含量超过总质量50%的砂。

中砂：细度模数为3.0～2.3，平均粒径为0.5mm～0.35mm的砂子。

天然砂：河道细砂。

水泥：PO 42.5硅酸盐水泥。

膨胀剂：塑性膨胀剂。

减水剂：聚羧酸减水剂，粉状。

消泡剂：白色粉状。

1.2 实验基础配比

水泥基灌浆料材料所需不同粒径的砂子为50%左右，普通硅酸盐水泥为50%左右，所需外加剂膨胀剂为0.2%～0.4%，减水剂为1.5%～2.0%，消泡剂为0.2%～0.8%，为防止砂浆沉降泌水现象出现，硅灰为1%～3%。表1为水泥基灌浆料基础配比，砂子和水泥掺量不变。

表1 水泥基灌浆料基础配比（质量分数%）

1.3 实验方法

标准试验条件下砂浆的制备和流动度标准参照JC T 986-2018《水泥基灌浆材料》进行。力学性能的测试：将水泥基灌浆料浇筑在强度试验模具中，试件尺寸为40mm×40mm×160mm，2h拆模，将试块养护在(23±2)℃标准试验条件[4]。在开始实验前，材料、水以及模具等都应放置24h于空气相对湿度为(50±5)%、标准试验条件下进行。

2 结果与讨论

2.1 超细粉煤灰对水泥基灌浆料流动度的影响

水泥基灌浆料在保证施工良好的状态下，需要有良好的流动性能且不出现沉降泌水，因此流动度的大小至关重要，在水泥基灌浆料流动度尽可能大的情况下保证不沉降泌水，增加流动度的方式有增加减水剂、增加用水量等，本文采用的是加入超细粉煤灰。

超细粉煤灰本身的特点是球形，粒径小且分布窄，其特点是助流、降粘[5]。从表2可以看出，在加水量为14%的情况下超细粉煤灰掺量0%～2.5%，其流动度在不断增加，然而在超细粉煤灰掺量为2.5%的情况下，水泥基灌浆料出现了泌水现象，表明超细粉煤灰掺量为2.0%的时候为最佳掺量，在加水量为14%的情况下初始流动度为320mm。

表2 超细粉煤灰对水泥基灌浆料流动度影响（质量分数%）

2.2 超细粉煤灰对水泥基灌浆料强度的影响

水泥基灌浆料本身的特点就是高强、早强，为后续快速投入使用增加可能性，高强、早强可通过增加硫铝酸盐水泥和早强剂等实现，本文在节省成本的情况下且保证30min流动度在允许的范围当中，采用加入超细粉煤灰来进一步提高水泥基灌浆料的早强、高强。

超细粉煤灰本身的特点是早强、耐高温和降粘等[6]。从表3可以看出，在加水量不变的情况下，超细粉煤灰的掺量0%～2%，其24h抗压强度不断增加，然而在掺量为2.5%时，由于水泥基灌浆料出现了泌水现象导致其24h抗压强度骤降。试验表明，在保证水泥基灌浆料不泌水的情况下，超细粉煤灰掺量2%为最合适的掺量，其24h抗压强度为38MPa。