石灰石粉和粉煤灰复掺制备砌筑砂浆的试验研究

2021-07-05陆洋颜世涛

商品混凝土 2021年5期

陆洋，颜世涛

（山东华森建材集团有限公司，山东济南 250101）

0 前言

粉煤灰作为一种胶凝材料，其在建筑行业主要表现在形态效应、火山灰效应和微骨料效应。无论是在混凝土还是在砂浆中，粉煤灰都已经成功应用于实践。但随着基础建设大规模的展开，粉煤灰量逐渐在下降，这就需要一种新的材料来取代粉煤灰应用在混凝土[1-3]以及砂浆中。石灰石粉的出现正顺应了建筑时代发展的潮流。随着科研人员对石灰石粉的不断研究，人们对石灰石粉的不断认识，使得石灰石粉在建筑行业内逐步得到广泛的应用。石灰石粉应用在混凝土以及砂浆[4-7]中，一方面，可以节约水泥用量；另一方面，还可以改善混凝土以及砂浆的和易性、密实性等性能。石灰石粉的技术性能以及经济效益较明显。

人工砂是经机械破碎筛分而成，其颗粒尖锐粗糙且带有棱角，同时在其中不可避免地要含有一定量的石粉，这是人工砂与天然河砂最明显的区别所在。目前，人工砂在普通砂浆中的应用研究比较欠缺[8-10]，综上所述，石灰石粉是未来绿色建筑发展中不可缺少的一种材料，因此，本研究 200 目石灰石粉和Ⅱ级粉煤灰制备复合掺合料对普通砌筑砂浆性能的影响，得出石灰石粉对普通砌筑砂浆的影响规律，为推动石灰石粉在普通砌筑砂浆中的应用以及工程实践提供理论依据。本文主要研究石灰石粉和Ⅱ级粉煤灰对砌筑砂浆性能（稠度、凝结时间和保水性）的影响。

1 试验原材料、试验仪器

1.1 试验原材料

水泥：山东济南山水集团水泥厂 P·O42.5 水泥，其性能指标如表1 所示。

表1 水泥的性能指标

粉煤灰：山东济南黄台电厂Ⅱ级灰，其性能指标如表2 所示。

表2 Ⅱ 级粉煤灰的性能指标

石灰石粉：山东济南莱芜地区机制砂废料经粉磨后得到的 200 目石粉，比表面积 315m2/kg，氧化钙53.0%，二氧化硅 2.16%。

砂：山东济南山东华森混凝土集团人工砂，细度模数 3.0，为石灰岩碎石机械破碎。

外加剂：山东济南安顺达化工有限公司生产的砂浆增稠保水材料 BT。

水：为饮用自来水。

1.2 主要仪器

稠度试验仪器：砂浆稠度仪、钢制捣棒、秒表等；凝结时间试验仪器：凝结时间测定仪；保水性试验仪器：金属圆环试模、可密封的取样容器、2kg 的重物、棉纱、超白滤纸等。

2 结果与讨论

2.1 200 目石灰石粉对砌筑砂浆性能的影响

200 目石灰石粉掺量对砌筑砂浆性能的影响如表3和图1 所示。

从表3 和图1 中可以看出：随着石灰石粉掺量的增加，其砌筑砂浆凝结时间及保水性都随之降低，而稠度变化不大（都在 70～90mm 范围内），凝结时间缩短45min，保水性降低 4.2%。200 目石灰石粉颗粒呈现不规则棱角状，且颗粒级配搭配情况不好，在水泥、粉煤灰以及细集料颗粒中填充效果不明显，因此，随 200 目石灰石粉掺量的增加，砌筑砂浆保水性能逐渐降低。

图1 石灰石粉掺量对砌筑砂浆性能的影响

表3 石灰石粉掺量对砌筑砂浆性能的影响

2.2 Ⅱ级粉煤灰对砌筑砂浆性能的影响

Ⅱ 级粉煤灰砌筑砂浆的性能如表4 和图2 所示。

表4 Ⅱ 级粉煤灰掺量对砌筑砂浆性能的影响

图2 Ⅱ级粉煤灰掺量对砌筑砂浆性能的影响

从表4 和图2 中可以看出：在砌筑砂浆稠度规定范围内（70～90mm），随着粉煤灰掺量的增加，砌筑砂浆凝结时间、保水性都随之增加，凝结时间延长285min，保水性增加 3.7%。一方面由于粉煤灰水化反应活性较低，其成分中具有活性的 SiO2和 Al2O3、Fe2O3等活性成分和 Ca(OH)2进行二次反应才能生成低碱性水化产物，另一方面粉煤灰表面的玻璃质使水泥水化进程缓慢，因此，粉煤灰的掺入导致砂浆凝结时间的延长。粉煤灰碳粒等多孔颗粒较多，相应的需水量也较多，保水性增加，稠度随之降低。

2.3 复合掺合料对砌筑砂浆性能的影响

复合掺合料砌筑砂浆的性能如表5 和图3 所示。

从表5 和图3 中可以看出：在砌筑砂浆规定稠度范围内（70～90mm），随着 200 目石灰石粉掺合料掺量的增加，其砌筑砂浆保水性出现先增加后减小的趋势，而凝结时间则随之减小。当复合掺合料中 200 目石灰石粉掺量 9.1% 时，其保水性达到 94.2%，保水性较好。这种先增加后减小的现象是由于少量石灰石粉能够起到润滑作用，减少颗粒间阻力，继续增加石灰石粉掺量棱角状颗粒增加，保水性降低。