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《粉煤灰对砌筑砂浆性能影响研究》(曾月仪,李扣兰,吴晓莉)

添加日期:2014/4/22 12:16:49   作 者:曾月仪,李扣兰,吴晓莉  来源:   浏览次数:

粉煤灰对砌筑砂浆性能影响研究
曾月仪,李扣兰,吴晓莉
研发中心干粉砂浆技术(2012)


摘要:研究了不同掺量粉煤灰对砌筑砂浆稠度、保水性、抗压强度等性能的影响,判断粉煤灰在砌筑砂浆中的作用,以及适宜的掺量,研究结果表明,粉煤灰能有效改善浆和易性,提高砂浆后期强度及耐久性。
关键词:砌筑砂浆  ;粉煤灰;水泥砂浆;和易性
 
1  引言
砂浆是由胶结料、细集料、外掺料和水配制而成的建筑工程材料,在建筑工程中起粘结、衬垫和传递压力的作用,它是建筑工程中用量大、用途广的建筑材料之一。 砌筑砂浆一般分为水泥砂浆和水泥混合砂浆,其主要性能指标是抗压强度及和易性。由于砌筑砂浆中水泥用量不大,纯水泥砂浆的和易性较差,为了改善砂浆和易性、降低水泥用量,往往在水泥砂浆中掺入部分石灰膏、粘土 膏或粉煤灰等。考虑到能源问题,掺粘土膏砂
浆已被禁止使用,掺石灰砂浆由于其所用原材料的固有缺陷、计量上不准确等因素造成了建筑砂浆质量问题,从 而引起性能上均具有明显的优越性,故砌体工程使用的混合砂浆已经越来越多地选用水泥粉煤灰砂浆。
 
2  砌筑砂浆主要原料和性质
2.1  砌筑砂浆的简介
水泥、外掺料和外掺剂、砂和水是建筑砂浆的主要原料。水泥是砂浆的主要胶凝材料,常用的水泥品种有普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,火山灰硅酸盐水泥等。外掺料及外掺剂主要是改善砂浆的和易性,节约水泥和砂浆用量。如在纯水泥砂浆中掺人石灰膏、粉煤灰、微末剂等,以提高砂浆的和易性能。而砂( 通常选用中砂) 则既能满足和易性要求,又能节约水泥,但无论选用何种砂其含泥量不得超过标准要求,否则会严重降低砂浆的强度。在建筑砂浆中所使用的水一般为自来水。
建筑砂浆应具有以下主要性质:
①满足和易性的要求,包括流动性和保水性两个方面。
②满足设计种类和强度等级的要求,砂浆硬化后应具有足够的强度。
③具有足够的粘结力,以便将砖石粘结成坚固的砌体。
2.2 粉煤灰在砌筑砂浆中的作用
粉煤灰是煤燃烧后从锅炉烟气中带出的粉状残留物,它是一种人工火山灰质材料,即一种硅质或铝硅质材料。粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体,主要由氧化硅玻璃球组成,粒径为1 ~ 50μm 。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰,其化学成分和物理性质差别很大。
粉煤灰具有活性,主要指粉煤灰能够与石灰生成具有胶凝性能的水化物,粉煤灰本身没有或略有水硬性胶凝性能,但在水分存在特别是在水热处理条件下,能与Ca(OH)2  等碱性物质发生反应,生成水硬胶凝性化合物。粉煤灰在建筑砂浆中的效应和作用主要有以下几个方面:
粉煤灰掺入砂浆后会对砂浆的一些性能和特点产生影响,这就是粉煤灰效应。一般粉煤灰效应包括形态效应、活性效应和微集料效应3 个基本方面。
(1)形态效应
所谓形态效应,泛指各种应用于混凝土和砂浆中的矿物质粉料,由其颗粒的外观形貌、内部结构、表面性质、颗粒级配等物理性状所产生的效应。由于粉煤灰中大量微粒的作用,不仅可以降低砂浆的需水量,改善砂浆的初始结构,还能促使或帮助砂浆中水泥颗粒均匀分散,扩大了水泥的水化空间和水化产物的生成场所,从而促进水泥的水化反应。
(2)活性效应
粉煤灰火山活性是指其所含的硅铝质玻璃体在常温和有水条件下与Ca(OH)2 发生活性反应并生成具有胶凝性水化物的能力。其活性效应就是指的这种粉煤灰活性成分所产生的效应。在粉煤灰玻璃体微粒表层生成的火山灰反应产物,与水泥水化物类似,这种水化物交叉连接,对促进砂浆强度增长起了主要作用。
(3)微集料效应
粉煤灰的微集料效应是指粉煤灰颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中,就像微细的基料一样。对粉煤灰颗粒和水泥净浆间及水泥紧密处的显微研究证明,随着水化反应的进展,粉煤灰和水泥浆体的界面接触越趋紧密。在 界 面 上 形 成 的 粉 煤 灰 水 化 凝 胶 的 显 微 硬 度 大 于 水 泥凝胶,粉煤灰微粒在水泥浆体中的分散状态良好,有助于新拌砂浆的硬化和均匀性的改善,也有助于砂浆中的孔隙和毛细孔的充填和细化。
粉煤灰的上述3 种基本效应是互相联系和互相影响的,粉煤灰效应则是在一定条件下3种基本效应的总和。
按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GBl596 —91)规定,将用于拌制水泥、混凝土和砂浆中的粉煤灰分为三个等级。见表l 。
 
3.试验原材料、方法与研究方案
3.1  试验用原材料
海螺牌P ·O   4 2 . 5R水泥;
堆积密度γ=14 20kg/m³, 细度模数Mx=2.2 的天然河砂;
常熟鑫源Ⅰ级粉煤灰;
弗克公司的砂浆稠化粉, 各组掺量为5 ‰  。
3.2 试验方法
3.2.1试验条件
(1 )温度应为20℃±2 ℃,相对湿度应大于50﹪。
(2 )养护室的温度应为20℃±1 ℃,相对湿度应大于90﹪;
(3 )本 试 验 中 配台比的设计及试验方法分别按照《砌筑砂浆配台比设计规程》  JGJ98 —2000、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》  JGJ28 —86  及《建筑砂浆基本性能试验方法》
J G J70 —2009,《预拌砂浆》GB/T 25181- 2010等执行。
3.2. 2  试验方案
试验研究方案中采用的不同强度等级砂浆配合比见表2 ;粉煤灰超量系数δm=1 .6 ,取代水泥率βm=18%;选取单位体积砂浆所用水泥、砂、粉煤灰和水进行试配、调整。直到砂浆的稠度控制在50mm ~70mm 之间。
 
4.试验结果与分析
对不同强度等级的水泥砂浆及粉煤灰砂浆,试验的性能指标包括稠度、密度、抗压强度。试验结果见表3 。其中稠度测两次。
4 .1   稠度
从表3 稠度测试值中可以看出.随强度等级的增加,同等级水泥砂浆两次稠度测试值相差分别为7 m m 、7 m m 、5 m m ,而同等级粉煤灰砂浆两次稠度测试值相差分别为3 m m 、2 m m 、3 m m ,说明粉煤灰砂浆的保水性能较稳定。
4 .2   抗压强度
从表3 给出的不同强度等级水泥砂浆和粉煤灰砂浆的7d、28d 抗压强度来看,随强度等级的增加.粉煤灰砂浆的7d抗压强度( 分别为3 .9MPa 、6 .0MPa 、7 .5MPa)略低于同等级水泥砂浆( 分别为4 .3MPa 、6 .4MPa 、8 .08MPa);而 28d 抗压强度( 分别为6 .7MPa 、10.8MPa、13.2MPa)均高于同等级水泥砂浆( 分别为6. 1MPa、9 .2MPa、11.5MPa)。说明在28d 龄期内,粉煤灰砂浆强度的增跃比水泥砂浆缓慢.而28d 以后粉煤灰砂浆强度的增长可超过水泥砂浆。 从水泥砂浆和粉煤灰砂浆的60d 、180d抗压强度来看,随强度等级的增加,粉煤灰砂浆的60d 抗压强度( 分别为8 .0MPa 、12.9MPa 、15.7MPa)均高于同等级水泥砂浆( 分别为7 .0MPa 、10.4MPa 、13.0MPa);而180d抗压强度( 分别为9 .2MPa 、14.5MPa 、17.9MPa)也高于同等级水
泥砂浆( 分别为7 .6MPa 、11.5MPa 、14.1MPa);粉煤灰砂浆的60d 、180d抗压强度分别比28d抗压强度增长19%和36%左右,水泥砂浆的60d 、180d抗压强度分别比28d 抗压强度增长13%和25%左右。说明随着28d 以后龄期的增加.粉煤灰砂浆抗压强度的增长优势比水泥砂浆明显。
这是同为粉煤灰中所含的Si0 2 和A12 O 3 具有化学活性,能与水泥水化产生的Ca(OH)2 反应,生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙,可作为一部分胶凝材料而起增强作用。山于粉煤灰的活性比水泥小,在28d 龄期内,粉煤灰砂浆的强度增长相对较缓,掺量越大越明显,而随着28d 以后龄期的增长,粉煤灰与Ca(OH)2 反应生成的水化硅酸钙不断增多,使砂浆强度不断增长,甚 至 超 过 水 泥 砂 浆 强 度 的 增 长 。说 明 粉 煤 灰 砂 浆 具 有 良 好 的 增 强 性 能 。
 
5 结论
粉煤灰作为燃煤电厂的副产品,量大且来源稳定,如果得不到利用,将污染环境,影响气候.破坏生态。通过大量的试验及分析研究.我们总结出粉煤灰应用于砌筑砂浆中具有以下优点:
(1 )能明显改善砂浆的和易性;
(2 )  能显著提高砂浆的后期抗压强度;
(3 )  能充分利用粉煤灰潜在活性,减少水泥用量,降低砂浆生产成本;
(4 )  能变废为宝,化害为利,节约堆放粉煤灰的大量宝贵土地;
因此,推广使用粉煤灰砂浆具有显著的技术、经济和社会效益。
 
6  参考文献
[1]秦文强,干粉砂浆与保温隔热砂浆配方设计、生产新工艺新技术及添加剂选用、配比和
常见生产疑难问题解答实用手册.125 - 128  
[2]王新民,李颂.新型建筑干拌砂浆指南[M] - ]  京:中国建筑工业出版社,2004 
[3]赵敏刚,樊钧,赵立群. 粉煤灰在干粉砂浆中的应用研究. 2004
[4]  《建筑材料》[M] 东南大学出版社,2001.1
[5]  《砌筑砂浆配合比设汁规程》. J G J 98—2000
[6]  《建筑砂浆基本性能试验方法》. JGJ70 - 90
[ 7] 《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》. JGJ28 —86
[8]  《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》. GBl596~91 
 
 


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