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干粉砂浆常用的矿物外加剂

浏览: 发布时间:14/03/25

干粉砂浆质量既依赖于化学添加剂,又依赖于正确选择无机矿物外加剂。其配方组成必须研究砂浆拌和物的凝固硬化过程。当前已广泛应用的矿物外加剂有粉煤灰、矿渣微粒、石灰石粉、硅灰、珍珠岩等。矿物外加剂的某些重要性质必须详细研究,例如矿物外加剂使化学添加剂过量消耗问题。矿物外加剂中对于破坏粘结剂性能的杂质应尽量少。矿物外加剂的活性成分改变水泥的水化和硬化机理,会导致不能控制的收缩和膨胀。我国正在制定矿物外加剂的国家标准。

目前更常用的矿物外加剂就是粉煤灰、矿渣微粉和石灰石粉,他们都属于工业废料,从化学成分来看,他们都是含有很高的氧化钙的铝硅酸盐和碳酸盐,它们在水中有不同的溶解性。由于粉煤灰本身的性质,使掺加粉煤灰的砂浆具有早期强度低,后期强度持续增长的特点,这是因为粉煤灰的活性被持续激发所致;此种砂浆的早期收缩较大,到28天基本趋于稳定;随着粉煤灰掺量的增加,干粉砂浆的凝结时间延长,综合以上因素,一般认为选择粉煤灰的用量在水泥的50%左右是合理的。

矿渣微粉是将矿渣磨细至超细程度(比表面积达850m2/kg)的矿渣,其活性与其比表面积密切相关。单掺矿渣微粉的砂浆有泌水现象,一般与减水剂或有保水作用的外加剂混掺。矿渣和减水剂共同作用可使新拌砂浆的含气量、硬化砂浆的孔隙率达到更低,硬化砂浆的体积密度达到更大,同时使砂浆的吸水率明显降低。抗冻性和抗渗性都有所提高。

我国石灰石资源很丰富,有效地应用石灰石矿物外加剂,有着积极的社会效益。可以替代一部分水泥。掺石灰石粉的砂浆随着其替代水泥量的减少,强度提高,砂浆的和易性变好,一般合理掺量为5%~10%。石灰石粉与其它磨细矿物外加剂一样,对水泥颗粒有一定的分散作用,致使水泥颗粒的絮凝结构难以形成,从而改善了砂浆的和易性。掺适量的石灰石粉替代水泥后,其强度超过纯水泥砂浆的强度,这是石灰石粉的物理、化学作用的共同结果。有人通过电子显微镜观察到CaCO3表面长满了水化产物,可以认为石灰石粉起着微晶和催化的作用,使大量水化产物生长在其表面,降低了溶液中的离子浓度,加速了C3S颗粒表面的离子向溶液中的迁移,使C3S的水化速度提高。而一部分CaCO3的“消失”,证实了CaCO3通过参与化学反应而对砂浆的强度产生贡献。有试验表明石灰石粉与矿渣微粉共掺时,可以改善矿渣微粉的泌水缺陷,随着石灰石粉替代矿渣微粉的比例增加,砂浆的泌水量明显降低,石灰石粉与矿渣微粉的比例为4∶1时,砂浆已没有泌水现象。同样石灰石粉与矿渣微粉共掺时,也表现出对强度极有利的复合效果。因为在掺有石灰石粉和矿粉的砂浆中加入水后,首先是水泥熟料矿物与水作用生成CSH、AFT、Ca(OH)2等,一部分C3A与CaCO3反应生成CCA,由于石灰石粉的存在,上述水化反应速度加快,致使一定龄期内的水化产物增多,而水化产物中的Ca(OH)2又是矿粉的活性激发剂,又可以提高矿粉的水化速度,而矿粉对于Ca(OH)2的“消耗”,对于水泥颗粒的水化反应无疑又是一种推动作用。所以石灰石粉对水泥水化和矿粉水化有直接与间接的促进作用,使得水泥+矿粉+石粉三元体系比水泥+矿粉二元体系具有更高的强度值。

矿物外加剂的筛分性质也很重要,它必须在保持良好的渗透性情况下,使砂浆致密涂刷,保证砂浆良好的性能,如较高的抗拉强度和更少的化学添加剂消耗。对于薄层涂抹的干粉砂浆,更大矿物外加剂颗粒应在0.4mm~0.6mm,超出0.4mm~0.6mm的,只能用于厚膜涂层或者装饰涂层的砂浆。对于0.1mm颗粒矿物外加剂,可用于粉刷和抹平砂浆。矿物外加剂越细,比表面积越大,导致粘结剂(水泥、石膏)需用量增加。为了达到细矿物外加剂砂浆必要的塑性和和易性,用水量也会增加,水灰比偏离合宜量,导致开裂。正确选择矿物外加剂颗粒组成标志之一是更小的水灰比,在更少的粘结剂和化学添加剂的消耗下,获得更好的机械物理性能。对于砂作为干粉砂浆的一种组分的作用,本文暂不作分析。

干粉砂浆系列产品在国内还尚待研究开发,要使这项新工艺、新产品得到顺利开发,并获得广泛应用,必须要使该产品的优良性能得以体现。一方面必须寻找合适的生产工艺,更重要的是要合理选择成分和降低干粉砂浆的成本。