大掺量粉煤灰替代水泥干粉砂浆强度与机理研究

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1、CMYK材料研究与应用大掺量粉煤灰替代水泥干粉砂浆强度与机理研究谌俊1肖学军2张黎1(1清远职业技术学院材料工程技术专业；2常州工程职业技术学院材料工程技术系)【摘要】本文通过不同成分配比的砂浆强度试验，研究了激发剂种类和激发剂含量对粉煤灰替代部分水泥砂浆的强度影响。试验结果表明：石灰复合碳酸钾作为激发剂时激发效果最佳，并且粉煤灰替代水泥的掺入量可达到70%；激发作用机理可能在于石灰复合碳酸钾有助于改善粉煤灰和水泥的水化产物之间的界面粘结强度，进而提高水泥砂浆强度。【关键词】粉煤灰；砂浆；抗压强度；激发剂1前言烘24h，烘干后过9.5mm的筛。粉煤灰：选用英德海螺水泥生产所用粉煤灰

2、，其化我国使用的大部分商品砂浆，其成分以水泥加砂为学成分见表2。主，成本较高，有些强度太高，浪费资源，有些质量低劣羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）：本试验选用的是羟丙存在开裂、渗透、空鼓、脱落等一系问题。利用粉煤灰良基甲基纤维素醚，为白色粉状，产自河南，粘度为[1]好的保水性能，在砂浆中掺加粉煤灰，不仅成本低，而100000mpa.s。它是一种添加量很低，但能显著改善砂浆且节约资源和能源、保护环境、并具有很好的经济效益[4]流动性能和保水性能的添加剂。[2]和社会效益，是一种可持续发展的绿色建材产品。国粉煤灰激发剂原料有：硫酸钠、石灰、碳酸钾、二水[3]内学者中以清华大学吴纯超，杨海

3、龙等研究大掺量粉石膏。煤灰替代水泥结果较理想，其粉煤灰替代量达到50%。2.2试验方法本文通过大量试验确定激发效果最优的粉煤灰激发剂，砂浆的强度采用行业标准JGJ/T70-2009《建筑砂在粉煤灰替代水泥量达到70%时，其砂浆性能仍能符合浆基本性能试验方法》进行测定。立方体抗压强度试验使用要求。采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的模具。水泥和粉煤灰2试验材料与方法质量之和固定为2400g，灰砂比为1:3，水灰比为0.6，HPMC加入量为0.5%。2.1试验原材料水泥：试验选用的是海螺水泥P.O42.5。3试验结果与分析黄砂：河砂，在烘箱温度为(105±5)℃的烘干箱内3.

4、1激发剂种类对砂浆强度的影响表1黄砂的性能选择五种不同激发剂，13个成分配比，研究最佳激细度模数含泥量表观密度堆积密度发剂成分配比。粉煤灰替代水泥掺量为40%，激发剂的（%）（kg/m3）（kg/m3）2.4326401420含量按胶凝材料用量的百分比核算，其含量之和均为表2粉煤灰化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O·K2OSO3烧失量52.329.44.15.71.11.51.24.7表3羟丙基甲基纤维素醚的基本性能羟丙氧基甲氧基灰分水分凝胶温度公称粘度2%水溶液粘度范围规格/wt%/wt%/wt%/wt%/℃/mpa.s/mpa.sMK4～1219～24≤1

5、.0≤4.070～90100000≧100000CMYK材料研究与应用1%。试验结果见表4。含量增加，对砂浆强度的贡献度不大；并且当激发剂含表4激发剂配比对粉煤灰替代量大于等于2%时，砂浆28d强度超过10MPa。40%水泥砂浆抗压强度的影响抗压强度序号激发剂种类掺量7d28d10.5%13.524.2硫酸钠21%15.126.330.5%20.527.4石灰41%22.329.650.5%16.825.3二水石膏61%18.329.370.5%20.928.5碳酸钾图1激发剂加入量对砂浆强度影响81%22.130.3硫酸钠+90.5%+0.5%14.825.43.3石灰复合碳酸钾

6、激发机理分析二水石膏石灰+石灰复合碳酸钾的激发剂激发效果最佳的原因可100.5%+0.5%20.331.6硫酸钠能有以下四点：其一，激发剂形成得CaCO3促进钙矾石石灰+110.5%+0.5%26.537.5生成[5]，Aft提高砂浆密实度，提高强度；其二，激发剂生碳酸钾硫酸钠+成的CaCO3与水泥矿物组成C3A反应生成水化碳铝酸120.5%+0.5%23.432.1碳酸钾钙，在水化初期水化碳铝酸钙晶体尺寸迅速长大，形成13未加外加剂010.619.8粘结牢固的连生结晶聚集体，并在CaCO3颗粒表面上形加入激发剂使得砂浆7d和28d的抗压强度均有不成密集的毡状堆积物和毛丛区，从而使

7、得水泥砂浆各组同程度提高，其中有碳酸钾激发剂加入时，砂浆的7d早分的粘结强度有所提高[7]；其三，由同离子效应可得Ca-期强度有明显提高。原因可能在于熟料中的C3S和C3ACO吸附Ca2+能力较强，CaCO会将CS水化产生的Ca2+333水化产物Ca(OH)2与碳酸钾反应生成CaCO3，CaCO3能加大量吸附在其表面，使得CS水化产物周围的Ca2+浓度3速水泥中的石膏反应，生成水化硫铝酸钙AFt，即钙矾降低，加速C3S水化，提高水泥早期强度。并在粉煤灰活[5]石，也能