水泥粉煤灰砂漿應(yīng)用研究

陶建紅，李 權(quán)

(1.平煤神馬建工集團有限公司土建處，河南平頂山467000;2.平頂山市地質(zhì)工程處，河南 平頂山467000)

建筑砂漿作為一種量大而面廣的建筑材料，廣泛應(yīng)用于建筑物的重要部位。多年來一直使用水泥砂漿或水泥石灰混合砌筑砂漿?；旌仙皾{中石灰膏含水呈膏狀，難以實現(xiàn)重量計量，而且石灰膏質(zhì)量不穩(wěn)定，純水泥砂漿缺乏保水增稠材料，顯得操作性差、易結(jié)硬，現(xiàn)場為改善和易性往往多放水泥，使砂漿質(zhì)量波動大。砌筑砂漿強度波動大，影響了整個工程質(zhì)量。在水泥砂漿中摻入一定量的粉煤灰替代石灰膏或部分水泥，可使新拌砂漿在施工過程中具有一定的黏聚力，不產(chǎn)生分層沁水現(xiàn)象，顯著改善砂漿的物理性能，對硬化砂漿的力學(xué)性能也產(chǎn)生一定的影響。開展水泥粉煤灰砂漿的研究與應(yīng)用可以節(jié)約資源，使粉煤灰變廢為寶，使建筑砂漿也成為一種綠色建材。

1 水泥粉煤灰砂漿的試驗研究

粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，與水泥的水化產(chǎn)物可發(fā)生二次水化，具有一定的活性。粉煤灰作為活性摻料加入砂漿中，可以取代石灰膏和部分水泥，改善砂漿的和易性和強度。

根據(jù)JGJ/T70－2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標(biāo)準》的要求，從砌筑砂漿的原材料、拌合物性能和成型后強度三方面對水泥粉煤灰砂漿進行了研究，并對水泥粉煤灰砂漿和普通混合砂漿進行了比較。

1.1 原材料的選擇

(1)水泥:水泥的品種和成分不同，直接影響砂漿的性能和強度。本文采用大地32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥，其物理性能指標(biāo)如表1所示。

(2)砂子:沙河的河砂，其物理性能指標(biāo)如表2所示。篩分析如表3所示。由篩余結(jié)果計算得出砂的細度模數(shù)為2.4，屬于中砂Ⅱ區(qū)。

(3)水:普通飲用水。

(4)粉煤灰:姚孟電廠Ⅱ級粉煤灰，其物理性能指標(biāo)如表4所示。

1.2 正交設(shè)計法設(shè)計安排試驗

根據(jù)砂漿配合比設(shè)計的經(jīng)驗及相關(guān)標(biāo)準規(guī)程的規(guī)定，對水泥粉煤灰砂漿配合比進行了研究與試配。運用正交設(shè)計法安排試驗，運用畫趨勢圖的方法分析正交設(shè)計試驗的結(jié)果，綜合大量的試驗數(shù)據(jù)，找出影響砂漿強度的主要因素，并確定粉煤灰的最佳摻量。

表1 水泥物理性能指標(biāo)

表2 砂物理性能指標(biāo)

表3 砂篩分析

表4 粉煤灰物理性能指標(biāo) %

本次試驗考慮3種膠凝材料用量、3種粉煤灰的摻量、3種用水量，采用三因素三水平正交設(shè)計法(見表5)，采用L9(34)正交試驗表，只需做9次試驗。利用正交設(shè)計法對水泥粉煤灰砂漿配合比進行設(shè)計，水泥粉煤灰砂漿配合比試驗結(jié)果如表6所示。

表5 因素水平表

表6 正交試驗及結(jié)果

表7 水泥粉煤灰砂漿試驗配合比

1.3 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果如表8、表9所示。

表8 7 d強度結(jié)果

表9 28 d強度結(jié)果

1.4 趨勢圖

以表8和表9中K值為縱坐標(biāo)，分別以膠凝材料、粉煤灰摻量和用水量為橫坐標(biāo)，畫出膠凝材料、粉煤灰摻量和用水量的趨勢圖(見圖1、圖2、圖3)。

2 研究結(jié)論

(1)由圖1～圖3可以看出，膠凝材料越多砂漿強度越高，隨著粉煤灰摻量和用水量的增加，強度呈下降趨勢。由強度結(jié)果中R值的大小可以看出，影響砂漿強度的主要因素是膠凝材料用量和用水量，粉煤灰摻量的R值較小，對砂漿強度的影響不大。

圖1 膠凝材料影響強度和變化趨勢圖

圖2 粉煤灰摻量影響強度和變化趨勢圖

(2)通過水泥粉煤灰砂漿試驗配合比表可以看出，以上試配膠凝材料為230 kg/m3時強度均在5.0 MPa以上、膠凝材料為270 kg/m3時強度均在7.5 MPa以上、膠凝材料為300 kg/m3時強度均在10 MPa以上，滿足要求。同時當(dāng)用水量為290 kg/m3時，試配的強度均達到了砂漿強度的配置不低于強度等級值1.20倍的標(biāo)準。

(3)通過水泥粉煤灰砂漿試驗配合比表可以看出，此次試驗水泥粉煤灰砂漿的稠度在60～90 mm之間，滿足施工的需要。

水泥粉煤灰的成功配置，從經(jīng)濟角度來講，節(jié)約了砂漿的水泥用量，有效地利用了廢棄物粉煤灰，降低了成本，同時有利于環(huán)境的改善。粉煤灰砂漿推廣應(yīng)用后，不但可以節(jié)約原材料的直接成本，使粉煤灰得到再利用，同時可以提高工人的工作效率，節(jié)約人工費及工期?？梢灶A(yù)見，一旦水泥粉煤灰砂漿推廣應(yīng)用，其經(jīng)濟效益和社會效益將是巨大的。

圖3 用水量影響強度和變化趨勢圖

［1］ 錢琴，牟曉芳，陸云濤.粉煤灰在建筑砂漿中的應(yīng)用研究［J］.建筑技術(shù)，2000，31(5):320－321.

［2］ 王少文，李霞.粉煤灰應(yīng)用技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2010(32):279.

［3］ 王學(xué)武，趙風(fēng)清.粉煤灰綜合利用研究述評［J］.粉煤灰綜合利用，2001(6):39－40.

［4］ 毛玉如，郭錦.粉煤灰的有效利用［J］.再生資源研究，2001(1):34－35.