石粉与减水剂兼容性试验研究

王肃桢

(安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001)

1 引言

随着我国基建规模的蓬勃发展，优质天然河砂资源不断被开采，导致机制砂的优势也更加显著，使用量逐年增大，但是处理机制砂加工期间产生废弃物的能力却没有随之快速提升。石粉作为机制砂生产过程中的副产品，被国内外学者广泛应用于各种材料中。鞠丽艳等[1]曾以粒度小于5 mm的废弃石粉为研究对象，将其取代部分细骨料以制作砂浆，实验结果表明所用方法可行。有学者曾利用废石粉部分代替混凝土中天然河沙生产出石粉混凝土，认为石粉混凝土比普通混凝土便宜，强度和耐磨性和普通混凝土没有太大区别[2]。除此之外，硅酸盐和碳酸盐类石粉还可以掺入到橡胶中，石粉的加入可以进一步改善橡胶性能，减少生胶使用量，降低橡胶生产成本[3]。胡红梅等[4]、黄红柳等[5]研究用废弃石粉取代部分水泥以生产混凝土，实验结果发现，在一定的替代比例下，制得的混凝土和易性比普通混凝土要好，混凝土拌合物的坍落度有一定提高，这结果将有利于混凝土的泵送施工。为了进一步推进绿色生态混凝土发展，利用4种不同类别的减水剂作为调控材料，从凝结时间及抗压强度分析石粉砂浆与减水剂的兼容性，为石粉生态混凝土的应用与发展提供理论参考。

2 实验

2.1 原材料

为研究石粉与不同减水剂的兼容特性，使用聚羧酸减水剂为基准变量，研究4种(聚羧酸CQ-PCE02、聚羧酸530P、萘系CQJ-NX01、三聚氰胺F10)不同减水剂对石粉砂浆力学性能的影响。如表1所示，其中，对照组LS0水灰比为 0.3，砂率45%，减水剂掺量0.3%。具体材料为P·O42.5普通硅酸盐水泥，购自安徽海螺水泥有限公司；细度模数为2.68的淮河河砂；普通自来水。

2.2 配合比

配合比见表1。

表1 配合比

2.3 实验方法

使用维卡仪，根据ASTM C191[5]测试表1所示各组净浆的凝结时间。根据ASTM C348[6]，将新拌砂浆浇筑至70mm×70mm×70mm正方体模具中，4个试件为一组，放于养护室内进行标准养护(温度 23 ℃ ± 2 ℃、相对湿度≥95%)直至指定龄期(28d)，使用数字式压力试验机测试各组砂浆的抗压强度，并取其平均值，具体实验结果见表2、图2。

3 结果与讨论

3.1 凝结时间

表2选取了最为典型的聚羧酸530P作为减水剂掺入各组净浆的凝结时间。从表中可以看出，各组份初凝时间都较为接近，LS0、LS10、LS15和LS20分别为9.6 h、8.9 h、10.4 h和8.8 h，而终凝时间最大是对照组LS0为13.2 h，最小值则是LS10组的10.7 h。这说明随着减水剂的掺入，对于适量的石粉代替水泥的影响一定程度上可以忽略。可见，石粉与减水剂之间存在较好的兼容性。

表2 凝结时间 h

3.2 抗压强度

图2给出了石粉砂浆的3d、7d和28d抗压强度。掺入石粉作为水泥替代物的砂浆立方体抗压强度在不同减水剂的环境中，3d、7d和28d抗压强度没有明显变化。随着石粉掺量的继续增加，抗压强度依旧没有明显变化。说明当水胶比一定时，石粉砂浆在不同减水剂环境中对立方体抗压强度影响不大，石粉与减水剂的兼容性非常好。

图2 抗压强度

4 结论

(1)掺入石粉作为水泥替代物的砂浆试样在4种减水剂环境中，3 d、7 d、28 d抗压强度没有明显差异。

(2)4组中依次增加石粉掺量，各组石粉砂浆的抗压强度变化仍不明显。

(3)水胶比一定时，石粉砂浆在不同减水剂环境下对试块抗压强度影响不大，而且各组分凝结时间相差不大，充分说明了石粉与以上4种减水剂的兼容性极好。