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  预拌砂浆的原料选用与质量控制  27人阅读  



生产砂浆所用的原材料应具有良好的适用性,满足如下十项性能要求:相容性、和易性、稳定性、匹配性、耐久性、安全性、节能性、环保性、方便性、经济性;砂浆产品则应具有良好的实用性,满足如下两项性能要求:

  1.国标要求的各项质量“显性”指标。

  2.国标要求以外的各项质量“隐性”指标。

  在砂浆的生产中,正确选用四类构成干粉砂浆的原辅材料非常重要,是控制砂浆质量的关键因素。

  水泥的选用:水泥分普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥和复合水泥等。这些水泥均适用生产预拌砂浆。其他如硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等特种水泥则不适合用于预拌砂浆的生产。

  硅酸盐水泥是由石灰石、黏土加铁矿粉,按一定比例混合磨细,经1350℃~1400℃高温煅烧成熟料,再加石膏和混合材料,按比例混合磨细,制成硅酸盐系列水泥(工艺俗称“两磨一烧”)。

  水泥的凝结和硬化,是在水泥加水后,熟料矿物与水发生水化反应,生成一系列的新化合物,并同时释放出一定的热量。水泥在水化过程中,具有良好的可塑性。初凝后,水泥的塑性收缩开始,终凝后塑性丧失,硬化后则完全不再有可塑性。

  水泥水化形成的化合物,是由硅酸三钙生成含水硅酸钙,析出氢氧化钙、硅酸二钙生成含水硅酸钙;铝酸三钙水化极快,生成含水铝酸三钙;铁铝酸四钙水化反应生成含水铝酸钙和含水铁酸钙。

  为调节凝结时间,水泥中掺有适量的石膏(硫酸钙),部分水化铝酸钙与石膏作用,生成含水硫铝酸钙并呈针状结晶析出。

  硅酸盐系水泥与水作用后主要生成的水化物,有水化硅酸盐和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙。水化铝酸钙和水化硫酸钙晶体则是水泥水化形成的副产物。这些水化产物,决定了水泥具有的一系列特性。砂浆企业的实验室物理检测人员,必须了解并熟悉不同品种、不同标号水泥的特性,来把握每批次进厂水泥的质量。

  黄砂的选用:按化学成分分类,分为硅质砂、钙质砂、镁质砂等;按物理形态分类,分江砂、河砂、山砂和人工砂等。

  砂中含泥量高低、云母成分含量多少直接影响砂的质量。笔者主要阐述机制砂的问题。

  机制(人工)砂是由机械破碎、筛分而成的。颗粒形状粗糙、尖锐、多棱角。通常采用机制砂配制的砂浆砂率比河砂配制的砂浆砂率要大。机制砂颗粒内部有微裂纹、开口相互贯通的空隙多,比表面积大,石粉含量高。因此,机制砂配制的砂浆与河砂砂浆有较大的差异。

  机制砂与河砂相比,由于有一定数量的石粉,使得机制砂砂浆和易性尚好,某种程度上还可改善砂浆的泌水性、黏聚性,可提高砂浆的抗压强度。

  石灰岩破碎制成的机制砂,其主要成分为碳酸钙。高浓度的氢氧化钙使其表面会发生微弱的化学反应。而天然山砂、河砂中的成分主要是二氧化硅,不发生类似反应。机制砂质地坚硬、界面新鲜、表面粗糙、多棱角,有助于界面黏结强度的提高是它的优点。通常情况下,0.08mm以下的石粉可与水泥熟料反应生成水化碳铝酸钙。石粉在水泥水化反应中起到晶核作用,能诱导水泥水化产物析出晶体,加速水泥水化并参与反应生成水化碳铝酸钙,阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化,因而具有增强作用。

  然而,当石粉含量大于20%时,由于颗粒级配不合理,则使砂浆密实性降低、和易性变差。粗颗粒偏少则减弱了砂浆骨架的作用(非活性石粉,不具有水化及胶结作用)。在水泥含量不变时,过多的石粉使水泥浆强度降低,进而使砂浆强度减小,这是它的缺点。实践证明,机制砂中石粉的含量应控制在10%~15%之间为最佳。

  机制砂中石粉除了具有作为微细集料的填充效应外,还因其含有大量的游离CaO与水作用发生水化膨胀并自行硬化。

  石粉中还会有较多的较高活性的无定型SiO2、Al2O3。活性的SiO2和Al2O3易与水泥水化过程中释放出Ca(OH)2反应,生成稳定的硅酸钙水化物凝胶及水化铝酸钙。促进了水泥的水化,又消耗了Ca(OH)2,并使SiO2和Ca(OH)2反应后的晶体颗粒微细化,从而有利于砂浆界面黏结性能的提高。

  因此,砂浆生产企业在采用机制砂生产普通预拌砂浆时,应视情况控制好砂内石粉的含量。如遇石粉含量较高时,可采取掺混部分天然砂(河砂)的措施来改善骨料级配,以生产出合格的预拌砂浆产品,确保工程质量的稳定。

  粉煤灰的选用:为减少水泥熟料的使用量,在确保砂浆品质不降低的情况下,选用粉煤灰作为掺合料,是符合节能、低碳产业政策的。除了粉煤灰外,很多地区还可采用高炉矿渣磨细的矿渣微粉、丝光沸石粉、斜发沸石粉、高温煅烧高岭土和硅灰作为砂浆的掺合料来使用,但均应经化验、检测并做试验再批量采用。

  保水增稠外加剂的选用:干粉砂浆生产中,为使砂浆的和易性、保水性、黏稠度适应施工环境、施工性能的要求,需要加入一定量的保水增稠材料以改善砂浆的性能。

  目前,市面上采用较多的保水增稠材料主要有两类:

  第一类:羟丙基甲基纤维素醚(HPMC、甲基纤维素(MC)聚乙烯醇(PVA)和改性淀粉醚等。

  这一类材料的特点是掺量低、保水率和黏稠度高。但是对硬化砂浆的后期强度有较大损害,通常强度损失高达10%以上。许多砂浆生产企业因不具备外加剂的研制开发能力,只能增加水泥的用量以弥补保水增稠外加剂造成的砂浆后期强度损失,不利于节能减排的同时,也不利于质量与成本的控制。

  第二类:膨润土、凹凸棒土等无机非矿类高吸水性材料。

  这一类材料的特点是掺量大、保水率和黏稠度中等。这类材料对硬化砂浆的后期强度也有较大的损害,并容易形成塑性收缩和干缩开裂。同时这类材料不宜长途运输,不能消解物流成本。

  除上述两类保水增稠材料外,杭州益生宜居建材科技有限公司研制开发了益生宜居HJ—C2型高效保水稠化剂。砂浆生产企业设有外加剂小料仓或采用人工投料的,可按砂浆总质量的0.10%~0.12%内掺;砂浆生产企业设有外加剂大料仓(有的地方叫做“稠化粉仓”),可先将HJ—C2型高效保水稠化剂1份:二级低钙粉煤灰9份或19份放大稀释后,按砂浆总质量的1.0%~1.2%或2.0%~2.5%内掺。


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