建筑干砂浆的研制标准

    1  前   言 

    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  
 
    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200L振动球磨机或超细磨进行细磨加工，使其粒度从300μm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。  
 
    表 3 不同标号干砂浆配比及相应龄期的抗压强度对比 

    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。
 
    表 4 高标号建筑干砂浆配比及相应龄期抗压强度 

    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 。 
   
    表 5 砂浆配合比 

    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 建筑干砂浆与混合砂浆性能比较 

    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1950kg/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。