新型粉煤灰用于干混粘結(jié)砂漿的實(shí)驗(yàn)研究

王霞，卓錦德，高志英，董陽(yáng)，賴世燿

（北京低碳清潔能源研究所，北京 102209）

新型粉煤灰用于干混粘結(jié)砂漿的實(shí)驗(yàn)研究

王霞，卓錦德，高志英，董陽(yáng)，賴世燿

（北京低碳清潔能源研究所，北京 102209）

研究了經(jīng)旋風(fēng)分離的粉煤灰取代水泥以及不同可再分散乳膠粉對(duì)粘結(jié)砂漿性能的影響。結(jié)果表明：使用經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離處理的粉煤灰可取代水泥的最大比例為70%；粘結(jié)砂漿的14 d拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度主要是由可再分散乳膠粉提供，而（14+7）d耐水粘結(jié)強(qiáng)度主要是由水泥來(lái)提供；使用不同可再分散乳膠粉對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有影響，當(dāng)粉煤灰取代水泥的比例不高于50%時(shí)，使用2種不同膠粉的粘結(jié)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度都能符合JG/T 149—2003標(biāo)準(zhǔn)要求，但粉煤灰可取代水泥的最大比例相差很顯著，約為20%。

新型粉煤灰；干混粘結(jié)砂漿；可再分散乳膠粉

燃煤發(fā)電是我國(guó)的主要電力能源，因而粉煤灰的產(chǎn)量將會(huì)持續(xù)增加，2013年高達(dá)5.8億t。大部分粉煤灰用于水泥生產(chǎn)、建材產(chǎn)品、煤坑充填、路面材料等方面，利用率高達(dá)69%，其余未被利用的部分則排入儲(chǔ)灰場(chǎng)、填埋場(chǎng)或江河湖海中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[1]。干混砂漿是建材領(lǐng)域新興的干混材料之一，以取代現(xiàn)拌砂漿來(lái)減少空氣污染和提供更好的產(chǎn)品品質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，由于粉煤灰性能的差異和供應(yīng)的不穩(wěn)定性，在大多數(shù)的特種砂漿中，粉煤灰的使用量非常有限，而在普通砂漿中會(huì)使用少量的粉煤灰[2]。鑒于此，需要開(kāi)發(fā)高摻量粉煤灰的干混砂漿，減少粉煤灰污染環(huán)境，同時(shí)還可以降低干混砂漿產(chǎn)品的成本，改善干混砂漿的性能，尤其是降低砂漿水膠比和分層度，提高流動(dòng)度和稠度[3-5]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

（1）水泥：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，唐山冀東水泥股份有限公司；

（2）水洗砂：規(guī)格40～70目，70～140目，二者以2.3∶1.0的質(zhì)量比進(jìn)行級(jí)配，北京福偉匯業(yè)商貿(mào)中心；

（3）木質(zhì)纖維：J.RETTENMAIER&SOHNE，德國(guó)產(chǎn)；

（4）纖維素醚：Samsung PMC-40US；

（5）可再分散乳膠粉：A、B，均為市售常用的EVA膠粉；

（6）膨脹聚苯板：密度20 kg/m3，北京索利特新型建筑材料有限公司；

（7）基礎(chǔ)砂漿塊：規(guī)格70 mm×70 mm×20 mm，上海博邦建材有限公司；

（8）粉煤灰1：經(jīng)旋風(fēng)分離處理的粉煤灰，密度2.36 g/cm3比表面積204 m2/kg；粉煤灰2：普通Ⅱ級(jí)粉煤灰，密度2.27 g/cm3，比表面積177 m2/kg。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

攪拌機(jī)：JJ-5型，無(wú)錫建儀儀器機(jī)械有限公司；熱切割機(jī)：220～240 V，50/60 Hz，北京金捷潤(rùn)嘉科技有限公司；保溫材料強(qiáng)度測(cè)試儀：IMQD2000，天津英貝爾科技發(fā)展有限公司；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱：HBY-40A型，無(wú)錫建儀儀器機(jī)械有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

按照J(rèn)G/T 149—2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》[6]測(cè)試干混粘結(jié)砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件[溫度（20±2）℃，濕度（50±10）%]下養(yǎng)護(hù)14 d后進(jìn)行測(cè)試，耐水粘結(jié)強(qiáng)度試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)14 d、然后浸水7 d，晾干后進(jìn)行測(cè)試。

JG/T 149—2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》中規(guī)定膠粘劑的性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 膠粘劑的性能指標(biāo)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 粉煤灰摻量對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)性能的影響

設(shè)計(jì)粘結(jié)砂漿試驗(yàn)干粉總質(zhì)量1000 g，其中膠凝材料400 g，粉煤灰1分別取代水泥的量為0、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%，砂580 g，外加劑（木質(zhì)纖維、纖維素醚及可再分散乳膠粉A）20 g，粉煤灰摻量對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的影響見(jiàn)表2。

表2 粉煤灰摻量對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由表2可見(jiàn)，粉煤灰1取代水泥量最大能達(dá)到70%，可以符合JG/T 149—2003的要求。當(dāng)粉煤灰1取代水泥量達(dá)到100%時(shí)，與EPS板和砂漿塊的拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度分別為（0.06± 0.01）、（0.64±0.08）MPa，由此說(shuō)明，粘結(jié)砂漿的14 d拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度是由可再分散乳膠粉提供的；而耐水粘結(jié)強(qiáng)度值均為0，粉煤灰的強(qiáng)度發(fā)展需要堿性條件激發(fā)，沒(méi)有水泥水化產(chǎn)生的堿性環(huán)境，粉煤灰自身的強(qiáng)度不會(huì)發(fā)展，在配方中只是充當(dāng)了填料的作用，當(dāng)膠粉浸入水中溶解后，完全失去強(qiáng)度，這也說(shuō)明粘結(jié)砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度主要由水泥來(lái)提供。

2.2 不同粉煤灰對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)性能的影響

設(shè)計(jì)粘結(jié)砂漿試驗(yàn)干粉總量1000 g，其中膠凝材料400 g，粉煤灰取代水泥量為70%，砂580 g，外加劑（木質(zhì)纖維、纖維素醚及可再分散乳膠粉A）20 g，研究2種不同粉煤灰對(duì)粘結(jié)砂漿性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 粉煤灰類(lèi)型對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由表3可以看出，在粉煤灰取代量均為70%時(shí)，對(duì)于拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度，粉煤灰1和粉煤灰2所成型的試樣均符合JG/T 149—2003要求；對(duì)于耐水粘結(jié)強(qiáng)度，粉煤灰1所成型的試樣符合JG/T 149—2003要求，而粉煤灰2所成型的試樣不符合JG/T 149—2003要求。

2.3 膠粉類(lèi)型對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)性能的影響

在干混砂漿中添加可再分散乳膠粉可顯著提高其粘結(jié)性能、防水性能、內(nèi)聚力和施工性能等[7-8]，但不同的可再分散乳膠粉對(duì)干混砂漿的性能影響也有所不同。本文主要對(duì)比了市面上常用的2款膠粉A和B對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)粘結(jié)砂漿試驗(yàn)干粉總質(zhì)量1000 g，其中膠凝材料400 g，粉煤灰分別取代水泥的量為0、30%、50%、70%、90%、100%，砂580 g，外加劑（木質(zhì)纖維和纖維素醚）5 g，可再分散乳膠粉15 g，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，當(dāng)粉煤灰取代水泥量為0～50%時(shí)，采用可再分散乳膠粉A和B的拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度及耐水粘結(jié)強(qiáng)度均符合JG/T 149—2003的要求，但使用膠粉A的粘結(jié)砂漿強(qiáng)度較使用膠粉B的高。當(dāng)粉煤灰取代水泥量為70%時(shí)，采用膠粉B成型的試樣拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度也符合JG/T 149—2003的要求，但耐水粘結(jié)強(qiáng)度不符合JG/T 149—2003的要求，而采用膠粉A成型的試樣拉伸粘結(jié)原強(qiáng)度及耐水粘結(jié)強(qiáng)度均符合JG/T 149—2003的要求，由此可以得出，膠粉A比膠粉B在粉煤灰取代水泥的量上相差20%。在粉煤灰取代水泥量為90%時(shí)，使用膠粉A和膠粉B的粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度均不符合JG/T 149—2003的要求。

表4 膠粉類(lèi)型對(duì)粘結(jié)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的影響

3 結(jié)論

（1）粉煤灰完全取代水泥時(shí)，砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度是由可再分散乳膠粉提供，而耐水粘結(jié)強(qiáng)度值均為0，當(dāng)膠粉浸入水中溶解后，完全失去強(qiáng)度，這也說(shuō)明粘結(jié)砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度主要由水泥來(lái)提供。

（2）不同類(lèi)型的粉煤灰取代水泥對(duì)粘結(jié)砂漿的性能影響有很大的差異性。特殊處理的粉煤灰在干混粘結(jié)砂漿中，可取代水泥的比例達(dá)到70%。

（3）不同可再分散乳膠粉對(duì)粉煤灰取代水泥的粘結(jié)性能也有一定影響，特別是耐水粘結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)粉煤灰取代水泥的比例不高于50%時(shí)，使用2種不同膠粉的粘結(jié)砂漿均符合JG/T 149—2003的要求。但對(duì)粉煤灰取代水泥的最大比率有很明顯的差別，相差約20%。

[1]楊利香，施鐘毅.“十一五”我國(guó)粉煤灰綜合利用成效及其未來(lái)技術(shù)方向和發(fā)展趨勢(shì)[J].粉煤灰，2012（4）：4-9.

[2]龍廣成，謝友均，牛麗坤.砂漿中粉煤灰的最佳摻量[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2006，34（6）：762-765

[3]王成啟.粉煤灰對(duì)水泥漿體孔結(jié)構(gòu)的影響[J].新型建筑材料，2001 （7）：43-44.

[4]劉淑芳.粉煤灰在新型建筑材料中的應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，30（s1）：57-59.

[5]閻培渝.粉煤灰在復(fù)合膠凝材料水化過(guò)程中的作用機(jī)理[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2007，35（s1）：167-171.

[6]李光球，陳曉龍，郭一峰.JG 149—2003與GB/T 29906—2013規(guī)定的粘結(jié)劑性能指標(biāo)及試驗(yàn)方法對(duì)比[J].新型建筑材料，2015，42 （11）：26-29.

[7]王培銘，張國(guó)防.中國(guó)干混砂漿的應(yīng)用研究概況[J].硅酸鹽通報(bào)2007，26（1）：106-112.

[8]毛自根，陳鑫松，李金標(biāo).我國(guó)干混砂漿的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析[J].山西建筑，2009，35（20）：173-174.

Experimental study of special fly ash used for dry-mixed adhesive mortar

WANG Xia，ZHUO Jinde，GAO Zhiying，DONG Yang，LAI Shiyao
（National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy，Beijing 102209，China）

This study is to report the use of a unique fly ash to replace cement under different types of latex powders on the adhesive mortar performance.Experimental data show that this fly ash can replace cement up to 70%，while the other fly ash cannot.Further comparison with the data for cement completely replaced by fly ash，14-day adhesive strength is mainly provided by redispersible powders，while 14+7 days water-resistant adhesive strength is mainly provided by cement.Different redispersible powders can have the effects on the adhesive strength;when not high than 50%of cement is replaced by this fly ash，mortars using both powders meet the JG/T 149—2003 standard requirements.However，the difference in the maximum cement replacement is significant，about 20%.

new-type fly ash，dry-mixed adhesive mortar，redispersible latex powder

TU58+2

A

1001-702X（2016）09-0011-03

2016-01-07；

2016-03-04

王霞，女，1984年生，山西晉中人，碩士，工程師，主要從事粉煤灰綜合利用方面的研究工作。