干粉砂漿常用的礦物外加劑

干粉砂漿質量既依賴于化學添加劑,又依賴于正確選擇無機礦物外加劑。其配方組成必須研究砂漿拌和物的凝固硬化過程。當前已廣泛應用的礦物外加劑有粉煤灰、礦渣微粒、石灰石粉、硅灰、珍珠巖等。礦物外加劑的某些重要性質必須詳細研究,例如礦物外加劑使化學添加劑過量消耗問題。礦物外加劑中對于破壞粘結劑性能的雜質應盡量少。礦物外加劑的活性成分改變水泥的水化和硬化機理,會導致不能控制的收縮和膨脹。我國正在制定礦物外加劑的國家標準。

目前最常用的礦物外加劑就是粉煤灰、礦渣微粉和石灰石粉,他們都屬于工業(yè)廢料,從化學成分來看,他們都是含有很高的氧化鈣的鋁硅酸鹽和碳酸鹽,它們在水中有不同的溶解性。由于粉煤灰本身的性質,使摻加粉煤灰的砂漿具有早期強度低,后期強度持續(xù)增長的特點,這是因為粉煤灰的活性被持續(xù)激發(fā)所致;此種砂漿的早期收縮較大,到28天基本趨于穩(wěn)定;隨著粉煤灰摻量的增加,干粉砂漿的凝結時間延長,綜合以上因素,一般認為選擇粉煤灰的用量在水泥的50%左右是合理的。

礦渣微粉是將礦渣磨細至超細程度(比表面積達850m2/kg)的礦渣,其活性與其比表面積密切相關。單摻礦渣微粉的砂漿有泌水現象,一般與減水劑或有保水作用的外加劑混摻。礦渣和減水劑共同作用可使新拌砂漿的含氣量、硬化砂漿的孔隙率達到最低,硬化砂漿的體積密度達到最大,同時使砂漿的吸水率明顯降低�？箖鲂院涂�?jié)B性都有所提高。

我國石灰石資源很豐富,有效地應用石灰石礦物外加劑,有著積極的社會效益�？梢蕴娲�一部分水泥。摻石灰石粉的砂漿隨著其替代水泥量的減少,強度提高,砂漿的和易性變好,一般合理摻量為5%~10%。石灰石粉與其它磨細礦物外加劑一樣,對水泥顆粒有一定的分散作用,致使水泥顆粒的絮凝結構難以形成,從而改善了砂漿的和易性。摻適量的石灰石粉替代水泥后,其強度超過純水泥砂漿的強度,這是石灰石粉的物理、化學作用的共同結果。有人通過電子顯微鏡觀察到CaCO3表面長滿了水化產物,可以認為石灰石粉起著微晶和催化的作用,使大量水化產物生長在其表面,降低了溶液中的離子濃度,加速了C3S顆粒表面的離子向溶液中的遷移,使C3S的水化速度提高。而一部分CaCO3的“消失”,證實了CaCO3通過參與化學反應而對砂漿的強度產生貢獻。有試驗表明石灰石粉與礦渣微粉共摻時,可以改善礦渣微粉的泌水缺陷,隨著石灰石粉替代礦渣微粉的比例增加,砂漿的泌水量明顯降低,石灰石粉與礦渣微粉的比例為4∶1時,砂漿已沒有泌水現象。同樣石灰石粉與礦渣微粉共摻時,也表現出對強度極有利的復合效果。因為在摻有石灰石粉和礦粉的砂漿中加入水后,首先是水泥熟料礦物與水作用生成CSH、AFT、Ca(OH)2等,一部分C3A與CaCO3反應生成CCA,由于石灰石粉的存在,上述水化反應速度加快,致使一定齡期內的水化產物增多,而水化產物中的Ca(OH)2又是礦粉的活性激發(fā)劑,又可以提高礦粉的水化速度,而礦粉對于Ca(OH)2的“消耗”,對于水泥顆粒的水化反應無疑又是一種推動作用。所以石灰石粉對水泥水化和礦粉水化有直接與間接的促進作用,使得水泥+礦粉+石粉三元體系比水泥+礦粉二元體系具有更高的強度值。

礦物外加劑的篩分性質也很重要,它必須在保持良好的滲透性情況下,使砂漿致密涂刷,保證砂漿良好的性能,如較高的抗拉強度和最少的化學添加劑消耗。對于薄層涂抹的干粉砂漿,最大礦物外加劑顆粒應在0.4mm~0.6mm,超出0.4mm~0.6mm的,只能用于厚膜涂層或者裝飾涂層的砂漿。對于0.1mm顆粒礦物外加劑,可用于粉刷和抹平砂漿。礦物外加劑越細,比表面積越大,導致粘結劑(水泥、石膏)需用量增加。為了達到細礦物外加劑砂漿必要的塑性和和易性,用水量也會增加,水灰比偏離合宜量,導致開裂。正確選擇礦物外加劑顆粒組成標志之一是最小的水灰比,在最少的粘結劑和化學添加劑的消耗下,獲得最好的機械物理性能。對于砂作為干粉砂漿的一種組分的作用,本文暫不作分析。

干粉砂漿系列產品在國內還尚待研究開發(fā),要使這項新工藝、新產品得到順利開發(fā),并獲得廣泛應用,必須要使該產品的優(yōu)良性能得以體現。一方面必須尋找合適的生產工藝,更重要的是要合理選擇成分和降低干粉砂漿的成本。