浅谈粉煤灰、矿渣、微硅粉在建筑砂浆中的应用

〖前言〗我国自上世纪80年代开始研究引进预拌砂浆技术，90年代末期开始出现具有一定规模的砂浆预拌企业。进入21世纪以来，随着国家响关政策的推动，国外先进理念和先进技术的引进，以及散装水泥工作者及预拌砂浆企业和用户的积极努力，我国的预拌砂浆生产开始进入一个快速发展的时期。但发展极不平衡，长江三角洲、珠江三角洲等地发展较快，而中部地区特别山西地区相对较缓慢。建筑砂浆是由胶结料、细骨料、掺合料和水配制而成的建筑工程材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用。建筑砂浆实为无骨料混凝土，在建筑工程中是一项用量大、用途广泛的建筑材料。长期以来水泥做为其主要胶结料，由于其良好的物理、化学性能受到人们的普遍认同，并大量应用。我国标准对砌筑、抹灰砂浆做了明确的规定。如：图一、二所示。但长期以来，我国建筑砂浆，特别是抹灰工程中存在严重的裂缝、渗水等现象。如何寻求一种较好的矿物废料在解决以上现象的基础上又能保持其良好和易性、强度的前提下代替部分水泥，从而达到较好的经济效益和实用效益，为全社会建设绿色、节能型建筑而做出自己的努力。
表一：                                                                                                                                     

强度等级	每立方米砂浆水泥用量（Kg/m3）	每立方米砂子用量（Kg/m3）	每立方米砂浆用水量（Kg/m3）
M2.5～M5	200～230	砂子的堆积密度值	270～330
M7.5～M10	220～280
M15	280～340
M20	340～400

  表二：常用抹灰砂浆配合比及应用范围（部分）

材料	配合比（体积比）	应用范围
水泥：砂子	(1:2)~(1:4)	用于砖石墙表面（檐口、女儿墙等、）

原材料及试验
1.       主要原材料
（1）       水泥选用山西太钢双良P.O32.5、P.O42.5级水泥。
 
（2）       砂子选用山西忻州豆罗砂，细度模数2.8，含泥量1.6％，泥块含量0.9％
2.       试验方法：
    A．（1）砂浆配比见下表所示：
   

序 号	水 泥	砂 子	粉 煤 灰	水	掺 量（%）
1	300	1500	---	320	---
2	270	1500	30	320	10
3	240	1500	60	320	20
4	210	1500	90	320	30
5	180	1500	120	320	40
6	150	1500	150	320	50

（2）试验结果如表a、b、c所示（抗压强度及沉入度均按国家标准检测）

                                    表（a）                                                                                                         表（b）

                               表（c）
                                                                                                                                                                            
（3）试验结果分析：
由表a可以看出，随着粉煤灰掺量的增大，其抗压强度逐级递减；依表b来看，相应其沉入度也有所递减，在掺量为10％～30％之间，在用水量不变的情况，由于粉煤灰比表面积大于水泥，其沉入度缓慢降低，但在粉煤灰掺量达40％时，其沉入度最大，者是由于粉煤灰在一定程度上既能完全填充水泥间的空隙，其和易性也最好。当掺量超过40％以后，其所引起的良好和易性由于其需水量的急剧增大，造成沉入度降低；表c经过80度的水煮过后，充分激发了粉煤灰的活性，在掺量20％以前其抗压强度，虽有所增长，但未超过标准28天抗压强度，而当掺量超过20％以后其抗压强度均超过28天抗压强度，其中以40％效果最好。在做以上试验的同时，对各种配比进行了抗裂比较，随着粉煤灰掺量的增大，开裂时间逐渐延长，这是粉煤灰在一定程度上缓解了由于水泥水化热所带来的收缩现象，从裂缝宽度来看，单掺水泥达到3mm左右，而随着掺量的增大，裂缝28天宽度逐渐减小，几乎小于1mm，但随着掺量的增大，其粘聚性也越来越好。所以，在对早期强度要求不高的情况下，可以考虑掺入一定量的粉煤灰。
B．（1）砂浆配比见下表所示：

序号	水 泥	砂 子	矿 粉	水	掺 量（%）
1	300	1500	---	320	---
2	270	1500	30	320	10
3	240	1500	60	320	20
4	210	1500	90	320	30
5	180	1500	120	320	40
6	150	1500	150	320	50

 （2）试验结果如表c、d所示（抗压强度及沉入度均按国家标准检测）

                                      表（c）                                                                           表（d）
（3）试验结果分析：
    由表c来看，在矿粉掺量为10％～20％之间时其沉入度逐级递减，当掺量超过20％以后随着掺量的增大沉入度相应提高，和易性也越来越好，说明在掺量较小的情况下，矿渣不能完全填充水泥颗粒间的空隙，从而难以形成良好的堆积效应，在掺量超过20％以后，其填充作用明显改善，因此使其和易性越来越好。结合表d看来，在矿渣掺量为40％时，其抗压强度、和易性均较好。但随着掺量的增大，其开裂时间和裂缝宽度均不太理想，但在砌筑砂浆中，掺入一定量的矿粉，也是比较经济、合理的。                        
C．（1）砂浆配比见下表所示：

序号	水 泥	砂 子	粉 煤 灰	矿 粉	微 硅 粉	水	掺 量（%）
1	500	1500	---	---	---	320	---
2	450	1500	50	---	---	320	10
3	400	1500	100	---	---	320	20
4	350	1500	150	---	---	320	30
5	450	1500	---	50	---	320	10
6	400	1500	---	100	---	320	20
7	350	1500	---	150	---	320	30
8	475	1500	---	---	25	320	5
9	450	1500	---	---	50	320	10
10	350	1500	125	---	25	320	粉25硅5
11	350	1500	75	75	---	320	粉15矿15
12	350	1500	50	50	50	320	粉10矿10硅10

（2）试验结果如表e、f所示（抗压强度及沉入度均按国家标准检测）

                                    表（e）                                                                            表（f）
（3）试验结果分析：
     自表e可以看出在粉煤灰掺量为30％和粉煤灰掺量25％、矿粉掺量5％的情况下其抗压强 最低。而矿粉在掺量20％时其抗压强度比10％和30％均低， 结合表f，经过10次冻融循环后（模仿太原地区气温），在矿粉掺量为30％时甚至超过基准抗压强度，在掺入一定量的硅粉后，无论从和易性，还是抗压强度方面，均没有多大影响。但结合试验过程，对其脆性有一定的影响。复合掺的情况下，粉煤灰和矿粉既能在一定程度上补充由于粉煤灰的掺入对其强度的影响，又能使其具有较好的粘聚性。粉煤灰和硅粉复掺，虽说对强度影响较大，但由于硅粉的掺入，提高了其脆性。粉煤灰、矿渣、硅粉三者复掺，在可以充分发挥其各自作用的情况下，又可以互相补充，达到较好的效果。
 
结语：
综合以上试验，粉煤灰、矿渣和硅粉等矿物掺料的掺入对砂浆性能有一定的改善作用，在砌筑砂浆中，单掺矿粉以及粉煤灰、矿粉按一定比例复掺，既可以相应的补充由于水泥用量的减少而造成强度的损失，又方便施工；而在抹灰砂浆中，掺入一定量的粉煤灰以及三者混掺，可以极大程度的改善其和易性、粘聚性，从而提高其抗裂、防水性能。而且可以在一定程度上改善我国目前干混砂浆运输过程中产生的离析现象。

编辑：小薇