不同矿物掺合料对再生抹灰砂浆耐久性能的影响.pdf

收稿日期：基金项目：重庆市教育委员会科学技术研究项目（）；重庆水利电力职业技术学院科研资助项目（）；重庆水利电力职业技术学院 年度“挑战杯”大学生学术科技作品专项项目（）。作者简介：马建斌（），男，重庆人，副教授，工学硕士，研究方向为施工项目管理。不同矿物掺合料对再生抹灰砂浆耐久性能的影响马建斌胡宇航（重庆水利电力职业技术学院，重庆 ）摘要：再生细骨料存在高吸水性及多孔隙的缺点。粉煤灰和砖粉作为矿物掺合料，具有较好的填充效应、活性效应和微集料效应。试验将粉煤灰和砖粉分别掺入到再生抹灰砂浆，研究在不同胶砂比条件下制备再生砂浆的 收缩率和冻融 次后冻融指标。试验结果表明：掺入适量的粉煤灰和砖粉可以有效改善再生抹灰砂浆的性能，提高其耐久性和工程应用价值。关键词：再生砂浆；矿物掺合料；干燥收缩；抗冻性中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：（，）：，：；引言材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，能够保持其原有性能的综合性质。再生砂浆的耐久性主要包括砂浆的收缩以及抗冻性能。与普通砂浆相比，再生砂浆对外加剂的选取更为严格。等 研究表明，部分减水剂即使掺量较少也会使砂浆泌水，对其耐久性能产生不利影响，若应用不当，减水剂还会降低所制备砂浆以及混凝土的耐久性能。等 通过研究发现，当砂浆的收缩受到约束时会产生拉应力，而拉应力超过砂浆的抗拉强度会导致砂浆开裂。第 卷第 期 年 月 北京工业职业技术学院学报 由于再生细骨料存在级配不良、针片状较多、表面附着水泥砂浆及孔隙率较大等缺点，导致所制备的再生砂浆的工作性能和力学性能均有不同程度的下降。邵家虎等 研究发现，粉煤灰和砖粉作为矿物掺合料，具有较好的填充效应、活性效应和微集料效应，将其通过内掺法取代水泥节约成本的同时，还能够明显降低水化热，提高混凝土以及砂浆的耐久性。阎培渝等 研究表明，粉煤灰可以抑制试件的膨胀变形，采用低品质粉煤灰取代水泥还可以有效抑制抹灰砂浆的收缩。樊耀虎等 研究发现，由于水泥与粉煤灰的粒径不同，在水泥中掺入粉煤灰可以起到相互填充的作用，从而对胶砂强度起到一定的补强。孟繁博等 研究表明，砖粉砂浆的内部具有良好的均质性，将砖粉掺入砂浆中，砂浆的强度并没有出现明显的下降。葛智等 研究表明，在混凝土中掺砖粉可以降低混凝土与砂浆的收缩。为了进一步研究再生细骨料制备再生砂浆的可行性、耐久性和工程应用价值，本试验将胶砂比定为 ，。为更好地探讨不同掺量下粉煤灰和砖粉取代水泥的可行性，配制再生砂浆时，粉煤灰和砖粉分别采用 ，的比例替代水泥的用量，并辅以性能优异的聚羧酸减水剂和保水增稠剂来保证再生砂浆的基本性能。试验原材料与方法 试验材料试验用材料主要包括水泥、矿物掺合料、再生细骨料和外加剂。（）水泥使用西南水泥厂产 级水泥，其物理性能指标如表 所示。表 水泥的物理性能指标水泥细度 初凝时间 终凝时间 抗压强度 抗弯强度 稳定性 合格（）矿物掺合料试验所用掺合料为粉煤灰（）和砖粉（）。粉煤灰是重庆某发电厂产 级粉煤灰。砖粉由表面去除砂浆的废砖破碎而成，为了防止不同细度对试验的影响，将废砖研磨至与粉煤灰相同细度。矿物掺合料的性能指标如表 所示。表 矿物掺合料的性能指标矿物掺合料细度 烧失量 含水率 需水比 （）再生细骨料 采用普通建筑垃圾经过二次破碎后产生的再生砂，属于中砂，性能指标如表 所示。表 再生细骨料的性能指标细度模数压碎指标 表观密度（）堆积密度（）微粉含量 含水率 含泥量 （）外加剂采用中石化工生产、黏度为 的保水增稠剂以及宏祥建筑外加剂厂生产的高性能聚羧酸类减水剂。试验方法对制备后的试件测试其抗冻性能和收缩性能。（）砂浆抗冻性能测试参照 建筑砂浆基本性能试验方法标准（）中规定的方法进行。每组试件（）制备 块，其中 块为同龄期对比抗压强度的对照组。试件养护 后取出，进行外观检查并记录原始数据，然后进行 次冻融循环（冻结与融化时间均大于 ），最后计算强度和质量损失。冻融后的强度损失率计算为 （）式（）中：为 次冻融循环后砂浆的强度损第 期马建斌，等：不同矿物掺合料对再生抹灰砂浆耐久性能的影响失率，单位；为对比试件的抗压强度平均值，单位 ；为经 次冻融循环后的 块试件的抗压强度算术平均值，单位 。冻融后的质量损失计算为（）式（）中：为 次冻融循环后试件的质量损失率，取 块试件的平均值，单位；为冻融循环前试件的质量，单位 ；为 次循环后试件的质量，单位 。（）砂浆的收缩性能测试将金属探头固定在试模两端，将上述制备好的组试件倒入模具，编号并标明测试方向，振捣后带模在标准环境下养护 后拆模。测量各组试件的初始长度，并将试件放在温度 、相对湿度 的环境中，测量试件在 后的干燥收缩长度。砂浆的收缩率计算为（）式（）中：为 砂浆试件自然干燥收缩率，单位；为试件成型后的初始长度，单位 ；为试件的长度 ；为 ，是两个收缩头埋入砂浆中的长度和；为 天时试件的长度，单位 ，为试验天数，。试验配合比试验依照单因素变化的原则，选定胶砂比为 ，；粉煤灰和砖粉分别采用 ，的比例替代水泥的用量配制再生砂浆；以砂浆稠度值为 对应的用水量作为试验用水量；减水剂的掺量为 ；保水增稠剂的掺量为 。具体配合比及试验后测得再生抹灰砂浆的耐久性基本指标如表 所示，其中 表示掺粉煤灰再生砂浆，表示掺砖粉再生砂浆。表 再生抹灰砂浆的试验配合比及耐久性基本指标组号 矿物掺合料掺量 收缩率 质量损失率 强度损失率 北 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报第 卷 试验结果及分析 再生抹灰砂浆干燥收缩的对比分析抹灰砂浆作为建筑材料，主要保护混凝土墙体不受风、雨、雪的侵蚀。如果抹灰砂浆的收缩率过大，会引起抹灰砂浆的开裂及剥落，使混凝土墙直接暴露在空气中，影响整体建筑的安全稳定性。如图所示，对再生抹灰砂浆的 收缩率指标进行分析，可以看出掺粉煤灰再生砂浆的收缩率普遍比掺砖粉的收缩率低约 ，且随着矿物掺合料掺量的提升，再生砂浆的收缩率均呈现上升趋势。图 胶砂比及掺量不同时再生抹灰砂浆的收缩率图由于粉煤灰和砖粉前期几乎不参与水化反应，导致粉煤灰和砖粉颗粒间的水分较易流失，从而引起较大干缩。虽然后期粉煤灰与砖粉能分别发生二次水化反应，减少砂浆的收缩，但不足以弥补前期水分流失引起的干缩。试验结果表明：粉煤灰所具有的微珠效应对砂浆收缩性能的改善要优于具有内养护效应的砖粉；当矿物掺合料掺量从 提升至 时，所制备的再生砂浆无论是掺粉煤灰还是砖粉，其收缩率均普遍提高约 ；而当矿物掺合料掺量从 提升至 时，所制备的再生砂浆收缩率均普遍提高约 。胶砂比是影响再生砂浆基本性能的重要指标，按不同的胶砂比制备的再生砂浆，收缩率呈现较大的差异。随着胶砂比的减少，制备砂浆所用的水泥越来越少，导致水泥水化后形成的胶凝量减少，从而砂浆的收缩率也进一步降低。当胶砂比从 降到 时，无论是哪种掺料的再生砂浆，其收缩率普遍降低约 ；而当胶砂比从 降低到 时，收缩率普遍降低约 。再生抹灰砂浆冻融耐久性分析抹灰砂浆的耐久性对建筑质量起到重要的影响。建筑抹灰砂浆的主要质量问题包括掉粉、开裂及空鼓等，要想提高建筑抹灰砂浆的耐久性，需要深入分析影响抹灰砂浆质量的因素。对再生抹灰砂浆在不同胶砂比和矿物掺量下的冻融耐久性进行试验研究，得到冻融 次后的冻融损失图如图 所示。（）强度损失图 （）质量损失图图 胶砂比及掺量不同时冻融 次后的冻融损失图由图 可知，再生砂浆的强度损失率与质量损失率呈现相关性，即再生砂浆的质量损失率越高，其强度损失率也越高。从图 （）可以看出，影响再生砂浆强度损失率的强弱程度依次是胶砂比 矿物掺合料掺量 矿物掺合料种类。胶砂比从 降低到 时，掺粉煤第 期马建斌，等：不同矿物掺合料对再生抹灰砂浆耐久性能的影响灰再生砂浆的强度损失率普遍上升约 ，而掺砖粉再生砂浆的强度损失率普遍上升约 ；当胶砂比从 降低到 时，掺粉煤灰再生砂浆的强度损失率普遍上升约 ，掺砖粉再生砂浆的强度损失率普遍提高约 。胶砂比是影响再生砂浆强度损失的主要因素，胶砂比的减少导致水泥用量的减少，从而影响骨料与矿物掺合料的黏结力。经过多次冻融循环后，砂浆内部孔隙和微裂缝 的扩展加快，导致砂浆的强度出现较大的损失，且水泥用量越少这种情况就越明显。当矿物掺合料掺量从 增加到 时，掺粉煤灰再生砂浆的强度损失率在数值上普遍上升 ，掺砖粉再生砂浆的强度损失率普遍提高约 ；当矿物掺合料掺量从 增加到 时，掺粉煤灰再生砂浆的强度损失率普遍上升约 ，掺砖粉再生砂浆的强度损失率普遍提高约 ；掺粉煤灰砂浆的强度损失率在数值上普遍比掺砖粉砂浆的强度损失率低约 。由此可见，具有微集料效应的粉煤灰对砂浆强度损失的改善，要优于具有内养护效应的砖粉。从图 （）可以看出，影响再生砂浆质量损失率的强弱程度依次是矿物掺合料掺量 胶砂比 矿物掺合料种类。当矿物掺合料掺量从 提升至 时，掺粉煤灰再生砂浆的质量损失率普遍上升约 ，掺砖粉再生砂浆的质量损失率普遍提高约 且存在较大的离散性；当矿物掺合料掺量从 提升至 时，掺粉煤灰再生砂浆的质量损失率普遍上升约 ，掺砖粉再生砂浆的质量损失率普遍提高约 。当胶砂比从 降低到 时，掺粉煤灰再生砂浆的质量损失率普遍上升约 ，掺砖粉再生砂浆的质量损失率普遍提高约 ；当胶砂比从 降低到 时，掺粉煤灰再生砂浆的质量损失率普遍上升约 ，而掺砖粉再生砂浆的质量损失率普遍提高约 ；掺粉煤灰砂浆的质量损失率普遍比掺砖粉砂浆的质量损失率低约 。试验结果总结分析（）相同掺量下掺粉煤灰再生砂浆的收缩率、质量损失率、强度损失率均优于掺砖粉再生砂浆。掺粉煤灰再生砂浆的收缩率普遍比掺砖粉再生砂浆的收缩率低约 ；随着矿物掺合料掺量的提升，砂浆的收缩率呈上升趋势。（）矿物掺合料掺量从 提升至 时，所制备再生砂浆的收缩率、质量损失率与强度损失率下降幅度较小；当矿物掺合料掺量从 提升至 时，收缩率、质量损失率与强度损失率下降幅度较大。（）胶砂比是影响再生砂浆性能的重要因素。胶砂比从 下降到 时，所制备再生砂浆的耐久性能小幅下降；当胶砂比从 下降到 时，耐久性能大幅下降。结论试验结果表明，在一定掺量下矿物掺合料能提高再生砂浆的耐久性能，减少再生砂浆裂缝的产生，改善再生砂浆的力学性能。采用矿物掺合料代替水泥，不仅可以减少水泥用量，而且起到废物利用的效果，在工程实际中有着良好的应用价值。参考文献 ，（）：，：邵家虎，高建明，赵亚松 再生黏土砖粉 水泥胶凝体系的特性 东南大学学报（自然科学版），（）：阎培渝，陈志城 不同水胶比的粉煤灰混凝土的自收缩 硅酸盐学报，（）：樊耀虎，李滢，康晓明 再生微粉和粉煤灰对胶砂力学性能及微观结构影响研究 硅酸盐通报，（）：孟繁博，胡益彰，岳红亚，等 再生 砖粉砂浆的力学性能研究 建材发展导向，（）：葛智，王昊，郑丽，等 废黏土砖粉混凝土的性能研究 山东大学学报（工学版），（）：李盛，李建新，王起才 水泥砂浆封闭孔隙冻胀破坏问题的力学分析 公路交通科技，（）：（责任编辑：黄宇婷）北 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报第 卷