粉煤灰对混合骨料抹灰砂浆性能的影响

孙成蛟，张秀叶

（日照鲁碧新型建材有限公司，山东 日照 276811）

0 前言

随着建材行业的不断发展，优质砂资源日益短缺，寻找可以取代湿拌砂浆中河砂的资源是非常有意义的。普通湿拌砂浆生产中，砂和石是最重要、且用量最多的原材料，对砂浆配制和性能产生巨大的影响。如果湿拌砂浆的生产区域位于天然砂比较短缺的地区，例如山东日照地区，那么就需要采用异地运输的方式获取天然砂，从而导致混凝土原材料成本不断地增加[1-3]。湿拌砂浆的发展可推动利用尾矿废石、钢渣、矿渣等固体废弃物制成的机制砂代替天然砂[4]，会带动良好社会经济效应[5-6]。

本文主要研究内容：利用铁尾矿砂取代机制砂或河砂，搭配成混合骨料，研究了粉煤灰的掺量对混合骨料湿拌抹灰砂浆性能（流动度、表观密度、保水性、抗压强度、拉伸粘结强度等性能）的影响。

1 原材料、仪器、试验方法

1.1 原材料

水泥：山东日照山水 P·O42.5 水泥，水泥的性能指标见表 1；粉煤灰：F 类Ⅱ级灰，为日照华能电厂产，其性能指标见表 2；湿拌抹灰砂浆用河砂和机制砂、铁尾矿砂的性质指标见表 3 所示；纤维素醚为：20 万MPa·s 羟丙基甲基纤维素醚，山东济南常春腾建材科技有限公司；水：为饮用水。

表1 水泥的性能指标

1.2 仪器

搅拌机、压力机、振动台、稠度仪、凝结时间测定仪、干燥箱、AL204 电子天平和 DJ 系列电子天平、两套砂浆保水性试验仪器等。

1.3 试验方法

湿拌抹灰砂浆抗压强度、流动性、试件制备与养护等试验测试均按照行业标准 JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。

表2 粉煤灰的性能指标 %

表3 河砂、机制砂和铁尾矿砂的性能指标

2 不同比例粉煤灰对混合骨料抹灰砂浆性能的影响

本文试验分别以 30% 和 50% 铁尾矿砂取代机制砂和河砂中细砂，设计以 0%、5%、15%、25%、35%、45% 的粉煤灰取代水泥，研究不同比例粉煤灰对湿拌抹灰砂浆工作性及力学性能影响，并确定粉煤灰在铁尾矿砂与机制砂或河砂混合砂配制抹灰砂浆中的最佳取代比例。试验具体配比及结果如表 4 所示。

不同比例粉煤灰取代水泥对铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料抹灰砂浆流动度的影响如图 1 所示。

从图 1 可以看出：铁尾矿砂与河砂、机制砂混合骨料配制抹灰砂浆，其砂浆流动度随粉煤灰取代比例的增加先增加后减小，均在 25% 时，砂浆流动度最大，分别为 241mm、262mm。在粉煤灰相同取代比例条件下，铁尾矿砂与河砂混合骨料抹灰砂浆流动度要高于铁尾矿砂与机制砂混合骨料抹灰砂浆流动度。由图 1 还可以明显看出：粉煤灰可以显著改善抹灰砂浆工作性，且在取代比例为 25% 时，改善效果最为显著。

表4 添加粉煤灰抹灰砂浆配合比及试验结果

图1 粉煤灰取代率对抹灰砂浆流动度影响

不同比例粉煤灰取代水泥对铁尾矿砂与河砂、机制砂混合骨料抹灰砂浆表观密度的影响如图 2 所示。

从图 2 可以看出：铁尾矿砂与机制砂、河砂配制湿拌抹灰砂浆时，其砂浆表观密度均随粉煤灰取代比例的增加而减小，在相同取代比例条件下，铁尾矿砂与机制砂混合骨料砂浆表观密度高于铁尾矿砂与河砂混合骨料砂浆表观密度。纯水泥混合骨料砂浆表观密度分别为2275kg/m3、2190kg/m3，粉煤灰取代比例为 25% 时，表观密度分别降低至 2240kg/m3、2150kg/m3，表观密度随粉煤灰比例增加，都有一定程度下降。

不同比例粉煤灰取代水泥对铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料抹灰砂浆保水率的影响如图 3 所示。

图2 粉煤灰取代率对抹灰砂浆表观密度影响

从图 3 可以看出：铁尾矿砂与机制砂、河砂配制砂浆保水率随粉煤灰取代比例增加而逐渐下降，纯水泥铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂浆保水率分别为 86.3%、86.0%，粉煤灰取代比例增加至 25% 时，保水率则分别降至 85.4%、84.8%。粉煤灰比例相同时，铁尾矿砂与机制砂混合配制砂浆保水率高于铁尾矿砂与河砂混合配制抹灰砂浆保水率，这是因为机制砂中含有较高比例的粉料，粘度相对较高，泌水较少。

不同比例粉煤灰取代水泥对铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料抹灰砂浆粘结强度的影响如图 4 所示。

从图 4 可以看出：铁尾矿砂、机制砂混合骨料抹灰砂浆随粉煤灰比例增加而逐渐下降，而铁尾矿砂、河砂混合骨料抹灰砂浆粘结强度随粉煤灰比例先增加后下降。纯水泥铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂浆粘结强度分别为 0.40MPa、0.17MPa，粉煤灰取代比例增加至 25% 时，铁尾矿砂与机制砂混合骨料砂浆粘结强度降至 0.28MPa，铁尾矿砂与河砂混合骨料抹灰砂浆粘结强度则下降到 0.17MPa，相同粉煤灰取代比例条件下，铁尾矿砂、机制砂混合骨料砂浆粘结强度相对铁尾矿砂、河砂混合骨料砂浆粘结强度相对高些。

图3 粉煤灰取代率对抹灰砂浆保水率的影响

图4 粉煤灰取代率对抹灰砂浆粘结强度的影响

不同比例粉煤灰取代水泥对铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料抹灰砂浆 7d、28d 强度的影响如图 5 所示。

图5 粉煤灰取代率对抹灰砂浆强度的影响

从图 5 可以看出：铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料配制抹灰砂浆强度均随粉煤灰比例增加而逐渐减小，掺量越高下降越明显；粉煤灰比例相同时，铁尾矿砂、机制砂混合骨料砂浆 7d 和 28d 强度均高于铁尾矿砂、河砂混合骨料砂浆 7d 和 28d 强度。

综上所述：铁尾矿砂与机制砂、河砂混合骨料配制砂浆流动度均在粉煤灰取代比例 25% 时，砂浆流动度达到最大值，表观密度、保水性、抗压强度均随粉煤灰取代比例的增加而减小，铁尾矿砂、机制砂混合骨料抹灰砂浆粘结强度随粉煤灰比例增加而逐渐下降，而铁尾矿砂、河砂混合骨料抹灰砂浆粘结强度随粉煤灰比例增加先增加后下降。

3 结论

铁尾矿砂与河砂、机制砂混合骨料配制砂浆时，均在粉煤灰取代比例 25% 时，其砂浆流动度达到最大值；其砂浆表观密度、保水性、抗压强度均随粉煤灰取代比例的增加而减小，且掺量越高越下降越明显；铁尾矿砂和机制砂混合骨料抹灰砂浆的粘结强度随粉煤灰比例增加而逐渐下降，而铁尾矿砂和河砂混合骨料抹灰砂浆多长粘结强度随粉煤灰比例增加先增加后下降。