建筑干砂浆的研制

    　我国建筑工程中的砌筑抹灰用砂浆，大多采用传统的现场搅拌、临时配制的方法，砂浆材料大多就地取材，对水泥、砂一般不作元素检测分析，尤其是砂的含硅量、含泥率、含水率极不一   致，导致配制的砂浆强度不符合标准，砂浆性能差，影响砌筑工程质量，有的甚至因此发生工程质量事故。如 1997 年 7 月浙江省常山县城南小区第 51 幢住宅发生倒塌的重大事故，其原因之一是砂的含泥量高达 31 ％，砌筑砂浆强度在 M0.4 以下，无粘结力。

    　建筑砂浆是建筑工程的重要组成材料，其质量必须稳定、能经受时间考验且可靠性高。

    　“ 建筑干砂浆 ” 发明专利 ( 专利公开号 CN 1219520A) 涉及的是一种建筑干砂浆及其制作方法，特别适用于各种标号的建筑水泥砂浆和可完全替代混合砂浆。用细磨粉煤灰配制的高标号建筑干砂浆，可用于高层建筑工程和公路桥涵工程以及配制混凝土。

    　建筑干砂浆的重要材料之一是砂浆活化剂 ( 专利公开号 CN 1218776A) ，是原专利产品 “SHJ— 1 石灰精 ” 后续改进产品。实践证明，砂浆活化剂和粉煤灰同时掺入建筑砂浆中，不但可以全部替代石灰，而且置换水泥量可达 35 ％左右。掺砂浆活化剂制作的砂浆具有强度高、和易性好、收缩率低等特点。

2  原材料及配合比

2.1  水泥

    　水泥强度指标应符合标准要求，普通砂浆采用 32.5 级 ( 原 425#) 水泥，高标号砂浆采用 42.5 级 ( 原 525#) 水泥。

2.2  砂

    　建筑干砂浆用砂需符合表 1 要求。

表 1  建筑干砂浆用砂要求

 2.3  粉煤灰

    　一般采用 Ⅲ 级灰，细度合适的原状灰亦可配制普通建筑干砂浆；配制高标号建筑干砂浆须将   粉煤灰细磨至粒度 50 ～ 10μm ，磨细粉煤灰比表面积为 3000 ～ 5000cm2/g ，堆积密度为  550 ～ 800kg/m3 ，粉煤灰化学组成要求见表 2 。

表 2  粉煤灰化学组成要求(%)

    　为充分发挥粉煤灰的活性，提高细磨粉煤灰的有效利用率，对原状粉煤灰的处理应注意以下几点：

    　(1) 含碳量高于 8> 的原状粉煤灰应进行脱碳处理，使含碳量降到 0.7% ～ 1.8% 。

    　(2) 原状粉煤灰用 200 L 振动球磨机或超细磨进行细磨加工，使其粒度从 300 μm 左右加工到 50 ～ 10μm ，接近亚超细级颗粒标准。

    　(3)  粉煤灰中含有 50% 左右的玻璃质微珠，具有质轻、耐磨、有较高的化学能及表面活性好的特点。采用湿排粉煤灰时，应充分利用漂浮在水面上的粉煤灰微珠。  

2.4  砂浆活化剂

    　采用 SHJ—2 石灰精 ( 商品名称 ) 。

2.5  建筑干砂浆配合比 ( 质量% )

3  建筑干砂浆配制与性能
3.1  普通标号砂浆配制及性能

    　采用普通 32.5 级水泥掺入粉煤灰、砂、添加砂浆活化剂，配制的不同标号建筑干砂浆的配比   及不同龄期抗压强度见表 3 。

    　从表 3 可见，掺入粉煤灰的建筑干砂浆，粉煤灰置换水泥量约为 30> ～ 35> 。建筑干砂浆具有较高的早期强度，后期强度持续上升， 28d 强度分别比标准强度提高 63% 、 45.3% 、 38.6% ； 90d  强度提高率分别为 82.2% 、 82.1% 、 74.0% 。抹灰砂浆的强度也均在 M10 以上。说明粉煤灰在砂浆活化剂作用下活性被激发，不仅使水泥置换率增加，而且参与水化反应，制成的砂浆具有较高的强度。

3.2  高标号建筑干砂浆配比及性能

    　采用 42.5 级高标号水泥，同时掺入细磨粉煤灰、砂、砂浆活化剂的高标号建筑干砂   浆的配比及相应龄期抗压强度见表 4 。

    　从表 4 采用细磨粉煤灰配制的高标号建筑干砂浆性能测试结果表明，粉煤灰细磨   至接近   亚超级颗粒时 ( 细于水泥 ) ，其惰性充分转化为活性，活化能更高，砂浆强度得到更大的增长   。标号 M15 、 M20 的建筑干砂浆比相应的传统砂浆 28d 强度分别提高 108 ％和 113> ， 90d 强度分别提高 134 ％和 143.5 ％；粉煤灰的水泥置换率也有较大提高。

3.3  建筑干砂浆与混合砂浆性能比较

3.3.1  配比

    　采用添加砂浆活化剂配制的建筑干砂浆 S026-2 和采用石灰膏配制的混合砂浆 S026-1 的配合比见表 5 。

 3.3.2  建筑干砂浆与混合砂浆性能比较

   　由国家建筑工程质量监督检验测试中心测试的 S026-1 、 S026-2 的性能数据见表 6 。

    　表 6 结果表明，添加砂浆活化剂的建筑干砂浆与石灰膏普通混合砂浆相比，具有抗压强度高、抗冻性能好、收缩率小等优点。

4  试验分析

4.1  砂浆活化剂的作用

    　粉煤灰在砂浆活化剂的作用下，激发了活性，不再是单纯的作为填料，而是参与砂浆水化反应，置换 30% ～ 35% 的水泥。这是因为，砂浆活化剂在粉煤灰中引入很活泼的 Si-Cl ，使其中的 Si 转化为 Si-Cl ，在水化反应中其与 Al-OH 、 Mg-OH 反应生成水泥石物质。从而提高建筑干砂浆的抗压强度、抗冻融性能、抗渗性及抗碳化性能，并减少干燥收缩。

4.2  粉煤灰磨细的作用

    　(1) 细磨后，粉煤灰玻璃体颗粒被打碎，比表面积从 3000 ～ 5000cm2/g 增大至 7000 ～ 15000cm2/g 。表面能大为增加，活性更易发挥。细磨的粉煤灰不仅具有填料效应和细集料效应，而且从水泥水化反应中的客体位置转化为参与水化反应的主体位置，成为重要的反应组分，其与 Ca(OH)2 反应生成的硅酸钙、铝酸钙等水泥石以及不溶于水的硅铝化合物，有效地堵塞了砂浆的毛细通道，增加了砂浆的密实度，提高了砂浆的耐水性能和抗渗性，较大程度地提高了砂浆强度，置换水泥量有了更大的增加。

    　(2) 细磨后，粉煤灰表面能更高， “ 滚球轴承 ” 的润滑作用更强，在砂浆中降低了颗粒间的摩擦力，砂浆的和易性明显改善。

    　(3) 细磨粉煤灰的微细填料作用，增强了砂浆的密实度，不仅提高了水泥置换率，而且减少了水泥的水化热，减少温度裂缝，砂浆的强度得到更大的提高。

    　(4) 建筑干砂浆如采用细磨的增钙粉煤灰作掺入料，经试验确定最佳配比和补充相应的元素含量，制备的建筑干砂浆水泥置换量可望在 50% 以上，而且砂浆强度高、粘结力强、密实性和和易性更好，可作为混凝土小型砌块的专用砂浆。

5 　结束语

    　(1) 建筑干砂浆可作为公路桥涵工程和高层建筑工程的专用砂浆。但是如用作高标准公路的路面砂浆，应在高标号建筑干砂浆的基础上补充高耐磨、耐高冻融、耐高冲击力的材料，并经试验确定优化配比，以保证路面砂浆的耐久性与耐候性。

    　(2) 高标号建筑干砂浆可配制商品混凝土，其强度等级可达 C40 ，密度低于 1950 kg/m3 的轻集料混凝土可广泛应用于土木建筑工程的承重结构。

    　(3) 建筑干砂浆配制的商品混凝土价格为 250 ～ 400  元 /m3 。产品使用方便，具有广阔的国内外市场潜力。

表 3 不同标号干砂浆配比及相应龄期的抗压强度对比

表 4 高标号建筑干砂浆配比及相应龄期抗压强度

表 5 砂浆配合比