粉煤灰在干粉砂浆中的应用研究

1  前言
  众所周知,砂浆的强度等级只有水泥的1/ 8~1/4 。按强度设计砂浆配合比时,水泥用量势必太少而影响了砂浆的可操作性,因此《砌筑砂浆配合比设计规程》规定了砌筑砂浆的最低水泥用量不得低于200kg/m3 。建筑砂浆中掺加粉煤灰,既可改善砂浆的可操作性,又可节约水泥。实践表明,粉煤灰干粉砂浆具有良好的操作性、合理的强度等级、较高的产品性价比,大力推广这一技术,可为粉煤灰资源的综合利用开辟新的途径。

2  粉煤灰干粉砂浆性能研究
2. 1  试验用原材料
2. 1. 1  水泥:32. 5P. O 普通硅酸盐水泥。
2. 1. 2  砂:细度模数2. 4 ,含泥量2. 8 %。
2. 1. 3  粉煤灰:低钙Ⅱ级灰、低钙Ⅲ级灰、高钙灰和高低钙复合灰(其性质见表1) 。

2. 1. 4  稠化粉:上海建科院研制,由上海建研建材科技有限公司生产,其性质见表2 。

2. 2  试验研究
 试验采取单因素试验。试验方法采用《建筑砂浆基本性能试验方法》(J GJ70 – 1990) 。

2. 2. 1  粉煤灰等量取代水泥对砂浆性能影响
  试验用基准砂浆为1∶3 水泥砂浆,水泥用量为400kg/ m3 ,其后以一定的比例用低钙Ⅱ级灰等量取代水泥,保持胶凝材料总量为400kg/ m3 ,稠化粉用量为50kg/ m3 ,以稠度控制用水量,其试验结果见表3 。

 试验表明,在等稠条件下,粉煤灰等量取代水泥后,用水量基本不变,分层度略有降低,堆积密度随取代率增大而降低,7d 和28d 强度随取代率上升而递减,收缩值变化无规律。但粉煤灰取代率超过50 %时,砂浆早期强度和28d 强度都有大幅度减少,因此粉煤灰取代水泥率以不超过50 %为宜。

2. 2. 2  高钙灰与低钙灰混掺对砂浆性能影响
  试验用基准砂浆为114 (即指水泥∶石灰膏∶砂比例为1∶1∶4) 混合砂浆,其后掺加不同比例的低钙灰和高钙灰,并通过加入稠化粉以取代石灰膏,试验结果见表4 。

 试验表明,粉煤灰砂浆强度都明显大于混合砂浆,收缩值则降低了15 %左右。掺加高钙灰后,砂浆强度随高钙灰替代低钙灰比例的增加而增加,与此同时,收缩值随之递减。因此,可以利用高钙灰的活性提高砂浆强度,减少收缩。

2. 2. 3  不同品种商品粉煤灰对砂浆性能影响
  本文以上海地区不同品种的商品粉煤灰,以两个固定掺量进行了对比试验,其试验结果见表5 。

 试验表明,随着粉煤灰掺量的增加,砂浆强度亦相应增大,收缩略有减少。高钙灰和复合灰掺量增加后,砂浆强度增加明显。低钙Ⅲ级粉煤灰掺量增加,砂浆强度基本不变,收缩有所增大。

2. 2. 4  粉煤灰干粉砂浆物理力学性能和耐久性试验
  目前,粉煤灰干粉砂浆的原材料为水泥、粉煤灰、稠化粉、砂,粉煤灰干粉砂浆的物理力学性能和耐久性与原材料及其相互比例有关。以下以等水泥用量的粉煤灰干粉砂浆和传统114 混合砂浆进行的主要物理力学性能及耐久性对比,试验结果见表6 。

 试验表明,粉煤灰干粉砂浆的各项物理力学和耐久性指标均优于传统砂浆。粉煤灰干粉砂浆的长期强度发展稳定,粘结强度高,抗渗性好、耐久性优良。

2. 2. 5  粉煤灰干粉砂浆砌体力学性能试验
  砌体力学性能指标主要有:轴心抗压强度、通缝抗剪强度,其中砂浆对砌体通缝抗剪强度影响最大。而砌体试验是国家强制性规范要求的必须试验项目。粉煤灰干粉砂浆砌体力学性能试验结果见表7 。

 备注:砂浆实际强度为19. 0MPa ,底模为烧结普通砖。
  试验表明,通缝抗剪强度为规范要求值的221 % ,轴心抗压强度为规范要求的211 % ,说明粉煤灰干粉砂浆与砖粘结牢固,粉煤灰干粉砂浆砌筑的烧结普通砖力学性能砌体满足《砌体结构设计规范》( GBJ50003- 2001) 的要求。

3  工程应用
  1998 年上海开始了商品砂浆研究,到2004 年6月,已建了10 多条干粉砂浆生产线,产品全部掺加了粉煤灰。产品应用于市委党校、五洲大厦、梅川二街坊商场和冠生圆科技大厦等工程,效果良好。

4  结论
  1)  利用粉煤灰资源生产商品砂浆是工业废渣综合利用的新途径。
  2) 用低钙Ⅱ级粉煤灰配制干粉砂浆的物理力学性能和耐久性能指标优于传统砂浆,粉煤灰干粉砂浆的长期强度发展稳定,粘结强度高,抗渗性好、耐久性优异,砌体力学性能优良。
  3) 用低钙Ⅱ级粉煤灰配制的干粉砂浆经大量工程使用,实际效果良好。

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