建筑干砂漿的研制標準

    1  前   言 

    我國建筑工程中的砌筑抹灰用砂漿，大多采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場攪拌、臨時配制的方法，砂漿材料大多就地取材，對水泥、砂一般不作元素檢測分析，尤其是砂的含硅量、含泥率、含水率極不一致，導(dǎo)致配制的砂漿強度不符合標準，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31%，砌筑砂漿強度在M0.4以下，無粘結(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)受時間考驗且可靠性高。 

    “建筑干砂漿” 發(fā)明專利(專利公開號CN 1219520A)涉及的是一種建筑干砂漿及其制作方法，特別適用于各種標號的建筑水泥砂漿和可完全替代混合砂漿。用細磨粉煤灰配制的高標號建筑干砂漿，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CN 1218776A)，是原專利產(chǎn)品“SHJ—1 石灰精”后續(xù)改進產(chǎn)品。實踐證明，砂漿活化劑和粉煤灰同時摻入建筑砂漿中，不但可以全部替代石灰，而且置換水泥量可達35%左右。摻砂漿活化劑制作的砂漿具有強度高、和易性好、收縮率低等特點。 

    2  原材料及配合比 

    2.1  水泥 

    水泥強度指標應(yīng)符合標準要求，普通砂漿采用32.5級(原425#)水泥，高標號砂漿采用42.5級(原525#)水泥。 

    2.2  砂  
 
    表 1  建筑干砂漿用砂要求 
 

    2.3  粉煤灰 

    一般采用Ⅲ級灰，細度合適的原狀灰亦可配制普通建筑干砂漿；配制高標號建筑干砂漿須將   粉煤灰細磨至粒度50～10μm，磨細粉煤灰比表面積為3000～5000cm²/g，堆積密度為 550～800kg/m³，粉煤灰化學組成要求見表2 。 

    表 2  粉煤灰化學組成要求(%) 
 

    為充分發(fā)揮粉煤灰的活性，提高細磨粉煤灰的有效利用率，對原狀粉煤灰的處理應(yīng)注意以下幾點： 

    (1) 含碳量高于8的原狀粉煤灰應(yīng)進行脫碳處理，使含碳量降到0.7%～1.8%。 

    (2) 原狀粉煤灰用200L振動球磨機或超細磨進行細磨加工，使其粒度從300μm左右加工到50～10μm，接近亞超細級顆粒標準。 

    (3)  粉煤灰中含有50%左右的玻璃質(zhì)微珠，具有質(zhì)輕、耐磨、有較高的化學能及表面活性好的特點。采用濕排粉煤灰時，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%)  
     
    3  建筑干砂漿配制與性能 

    3.1  普通標號砂漿配制及性能 

    采用普通32.5級水泥摻入粉煤灰、砂、添加砂漿活化劑，配制的不同標號建筑干砂漿的配比及不同齡期抗壓強度見表3。  
 
    表 3 不同標號干砂漿配比及相應(yīng)齡期的抗壓強度對比 

    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度，后期強度持續(xù)上升，28d強度分別比標準強度提高63%、45.3%、38.6%；90d強度提高率分別為82.2%、82.1%、74.0%。抹灰砂漿的強度也均在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度。 

    3.2  高標號建筑干砂漿配比及性能  

    采用42.5級高標號水泥，同時摻入細磨粉煤灰、砂、砂漿活化劑的高標號建筑干砂漿的配比及相應(yīng)齡期抗壓強度見表4。
 
    表 4 高標號建筑干砂漿配比及相應(yīng)齡期抗壓強度 

    從表4采用細磨粉煤灰配制的高標號建筑干砂漿性能測試結(jié)果表明，粉煤灰細磨至接近亞超級顆粒時(細于水泥)，其惰性充分轉(zhuǎn)化為活性，活化能更高，砂漿強度得到更大的增長。標號M15、M20的建筑干砂漿比相應(yīng)的傳統(tǒng)砂漿28d強度分別提高108%和113%，90d強度分別提高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 。 
   
    表 5 砂漿配合比 

    3.3.2  建筑干砂漿與混合砂漿性能比較 

    由國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心測試的S026-1、S026-2的性能數(shù)據(jù)見表6 。  
  
    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，具有抗壓強度高、抗凍性能好、收縮率小等優(yōu)點。 

    4  試驗分析 

    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。這是因為，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  粉煤灰磨細的作用 

    (1) 細磨后，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。細磨的粉煤灰不僅具有填料效應(yīng)和細集料效應(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通道，增加了砂漿的密實度，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度，置換水泥量有了更大的增加。 

    (2) 細磨后，粉煤灰表面能更高，“滾球軸承” 的潤滑作用更強，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) 細磨粉煤灰的微細填料作用，增強了砂漿的密實度，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，砂漿的強度得到更大的提高。 

    (4) 建筑干砂漿如采用細磨的增鈣粉煤灰作摻入料，經(jīng)試驗確定最佳配比和補充相應(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，而且砂漿強度高、粘結(jié)力強、密實性和和易性更好，可作為混凝土小型砌塊的專用砂漿。 

    5 　結(jié)束語 

    (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。但是如用作高標準公路的路面砂漿，應(yīng)在高標號建筑干砂漿的基礎(chǔ)上補充高耐磨、耐高凍融、耐高沖擊力的材料，并經(jīng)試驗確定優(yōu)化配比，以保證路面砂漿的耐久性與耐候性。 

    (2) 高標號建筑干砂漿可配制商品混凝土，其強度等級可達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格為250～400元/m³。產(chǎn)品使用方便，具有廣闊的國內(nèi)外市場潛力。