石粉对掺外加剂湿拌砂浆的改性作用研究

连亚明，徐仁崇，陈超，石莹

（1.厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司，福建　厦门　361004；2.厦门天润锦龙建材有限公司，福建　厦门　361027）

石粉对掺外加剂湿拌砂浆的改性作用研究

连亚明1,2，徐仁崇1,2，陈超1,2，石莹1,2

（1.厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司，福建厦门361004；2.厦门天润锦龙建材有限公司，福建厦门361027）

本文通过石粉取代10% 的细集料，研究了石粉对掺外加剂湿拌砂浆基本性能的影响。结果表明：掺入石粉对湿拌砂浆的稠度、保水率、凝结时间和强度都有积极的改善作用；掺入石粉对砂浆保水增稠剂的保水增稠作用和砂浆缓凝剂的凝结时间调节作用具有促进作用。

石粉；湿拌砂浆；保水增稠剂；缓凝剂

0　前言

基于环境保护、提高经济和社会效益、促进经济与社会可持续发展等原因，禁止现场搅拌砂浆，推广预拌砂浆，已成为行业政策和共识[1]。湿拌砂浆指将原材料按一定比例拌制后，采用砂浆搅拌运输车运至建筑工地，放入专用储存池，并在规定时间内使用完毕的砂浆。湿拌砂浆可利用现有预拌混凝土生产线进行生产，并免去烘干砂子环节，相对于干混砂浆来说，湿拌砂浆具有低能耗、减少二次粉尘、避免二次搅拌和现场噪音污染等有利条件，故低投资、低成本、批量化生产的湿拌砂浆更具有节能、环保、可持续及竞争力的优势。

我国石料资源丰富。在开采和加工石材的过程中会产生大量石粉、石屑。相关研究[2-4]表明：花岗岩石粉为惰性材料，在水泥制品中主要起到填充作用，但其微集料效应、形态效应能够改善新拌混凝土性能。开发利用石粉作为水泥制品掺合料具有潜在的巨大市场，同时具有显著的经济、社会和生态意义。

预拌砂浆具有时效性要求，拌制后应在规定时间内用完。搅拌站预拌的湿拌砂浆生产运输量较大，而砂浆施工过程一般较长，这要求砂浆使用过程中要保持性能的稳定。为了适应现代化建筑规模化施工模式，对砂浆的工作性能提出了更高的要求，而湿拌砂浆性能的稳定性则是施工质量的重要保障。本文利用石粉取代部分细集料，研究石粉对掺外加剂湿拌砂浆基本性能的影响。

1　试验

1.1原材料

水泥：华润水泥（龙岩）有限公司42.5级普通硅酸盐水泥，物理性能见表1。

粉煤灰：采用华阳电业漳州后石电厂生产的 F 类 II 级粉煤灰，其各项性能指标见表2。

石粉：采用福建某石材厂生产的石灰石粉，其各项性能指标见表3。

表1　水泥各项物理化学指标

表2　粉煤灰各项性能指标　%

表3　石灰石粉主要成份　%

天然砂：河砂，细度模数2.7，含泥量0.9%。

外加剂：福建科之杰新材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂 P-400S，减水率18%。纤维素醚类砂浆保水增稠剂L100，含固量0.5%；砂浆缓凝剂：开放时间调节剂 Y200，含固量13%。

水：自来水。

1.2配合比设计

根据 JGJ/T98－2010《砌筑砂浆配合比设计规程》设计砂浆配合比。配合比设计容重为1950～2010kg/m3，用水量221kg/m3，粉煤灰掺量为20%，试验通过石粉取代10% 的细集料进行试验，砂浆配合比相关数据见表4。

表4　砂浆配合比

1.3试验方法

试验条件环境温度为 (20±2)℃，相对湿度为50%～60%。

（1）砂浆的物理性能试验：砂浆的稠度、保水率、凝结时间等指标的测定参照 JGJ70－2009《建筑砂浆基本性能的试验方法标准》进行。

（2）砂浆的力学性能试验：砂浆抗压强度的测定参照JGJ70－2009《建筑砂浆基本性能的试验方法标准》进行，采用70.7mm×70.7mm×70.7mm 的立方体试件。

2　试验结果与分析

2.1石粉对掺减水剂湿拌砂浆性能的影响及分析

表5显示了石粉、胶水比对掺减水剂湿拌砂浆性能的影响结果。

表5　石粉、胶水比对掺减水剂湿拌砂浆性能影响结果

由表5可知，未掺石粉时，随着胶水比的增大，砂浆的保水率和稠度逐渐增加，砂浆的凝结时间逐渐减少。这是由于随着胶水比的提高，与未掺加石粉相比，胶凝材料用量逐渐增多，改善了砂浆在低胶材状况下自由水偏多、浆体黏聚性偏差的问题，也使水泥水化速度加快。掺入石粉时，随着胶水比的增大，砂浆保水率分别提升了0.6%、1.5%、1.9%、0.6%；稠度分别提升了29mm、19mm、17mm、10mm；凝结时间延长了0.80h、0.44h、0.62h、0.45h；7d 和28d 抗压强度皆有一定程度的提高。

可见，石粉取代10% 的细集料对湿拌砂浆的工作性能和强度都有一定的促进作用，对湿拌砂浆的性能具有很大的改善作用，这是由于石粉取代细集料，使砂浆体系中的浆体量增多，改善了砂浆的性能。同时，石粉具有微集料效应、形态效应，石粉作为一种微细填充颗粒，可以填充砂浆空隙，发挥其级配效应，使浆体级配更合理，提高砂浆稠度、保水率。此外，大量的细微石粉颗粒在浆体中可发挥其晶核作用[5]，它能够使水泥颗粒被石粉颗粒充分包裹，为水泥水化创造有利条件，从而提高砂浆强度。

2.2石粉对掺保水增稠剂砂浆保水性能的影响及分析

表6显示了石粉、胶水比对掺保水增稠剂湿拌砂浆保水性能的影响。根据表5、表6数据绘制图1、图2。图1描述了石粉掺量、胶水比对掺保水增稠剂湿拌砂浆稠度的影响。

表6　石粉、胶水比对掺保水增稠剂湿拌砂浆的影响

图1　石粉掺量、胶水比对掺保水增稠剂湿拌砂浆稠度的影响

图2　石粉掺量、胶水比对掺保水增稠剂湿拌砂浆保水率的影响

由图1可知，未掺石粉时，掺入保水增稠剂，砂浆稠度降低的程度随着胶水比的增大而先增大后减小。不同胶水比0.90、1.27、1.63、1.81的稠度分别降低0mm、12mm、6mm、-3mm；掺入石粉时，砂浆的稠度均大于未掺加保水增稠剂的砂浆。图2描述了石粉掺量对掺保水增稠剂湿拌砂浆保水率的影响。由图2可知，未掺石粉时，掺入保水增稠剂，砂浆的保水率增大0.1%、1.5%、2.0%、1.0%；掺加石粉时，砂浆的保水率增大1.5%、1.8%、2.0%、1.4%。

综上可知，掺入保水增稠剂会降低砂浆的稠度，但可以提高砂浆的保水率。掺入石粉对保水增稠剂的保水增稠效果具有一定的促进作用。保水增稠剂溶于水后，能增大液相稠度和粘度，与水分子缔合形成空间网状结构膜，使自由水变成结合水，导致稠度降低。这种聚合物的网结构把水泥水化产物、未水化水泥颗粒、集料连接在一起，使水泥水化产物、集料与聚合物交织缠绕在一起，改善了砂浆的结构，同时保水增稠剂会吸附到水泥颗粒和水化产物上，阻止水泥颗粒的溶解和水化产物的结晶，从而延迟水泥水化，起到很好的保水作用[6]。掺入石粉，石粉颗粒发挥级配效应，使级配更合理，提高流动性能，促使保水增稠剂更好的发挥其保水增稠作用。

2.3石粉对掺缓凝剂湿拌砂浆凝结时间的影响及分析

表7显示了石粉、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆凝结时间的影响。根据表5、表7数据绘制图3、图4。

图3描述了石粉掺量、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆稠度的影响。由图3可知，掺加砂浆缓凝剂，砂浆的稠度有所提高；掺入石粉时，砂浆稠度提高的幅度增大。图4描述了石粉掺量、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆凝结时间的影响，由图4可知，未掺加石粉时，掺入缓凝剂砂浆的凝结时间增长了11.2h、11.0h、9.5h、8.5h；掺加石粉时，掺入保水增稠剂砂浆的凝结时间增长了13.2h、12.2h、11.1h、9.5h。开放时间调节剂掺量为0.20% 时，砂浆凝结时间可延长8小时以上，但随着胶砂比的提高，凝结时间的增长呈下降趋势；掺入石粉时，不同胶砂比砂浆的凝结时间都有不同程度的延长。

表7　石粉、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆的影响

图3　石粉掺量、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆稠度的影响

图4　石粉掺量、胶水比对掺缓凝剂湿拌砂浆凝结时间的影响

综上可知，掺入缓凝剂会提高砂浆的稠度，砂浆凝结时间显著提高。掺入石粉对缓凝剂的缓凝效果具有积极的促进作用。砂浆中掺入缓凝剂后，缓凝剂中的羟基吸附在水泥颗粒表面或水化产物表面上的 O2-形成氢键，同时，其他羟基又与水分子通过氢键缔合，使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜，从而抑制水泥颗粒凝聚，延缓水泥的水化和结构形成，从而使体系中剩余更多的自由水，增大了砂浆的稠度[8]，使砂浆凝结时间延长。掺入石粉，石粉颗粒发生微集料效应和形态效应，提高了砂浆工作性能，促使砂浆缓凝剂更好的发挥其缓凝效果。

4　结论

（1）石粉取代10% 的细集料能提高湿拌砂浆的稠度、保水率、凝结时间和强度，对湿拌砂浆性能改善意义重大。

（2）掺入保水增稠剂会降低砂浆的稠度，但可以提高砂浆的保水率。石粉取代10% 细集料对保水增稠剂的保水增稠效果具有一定的促进作用。

（3）掺入缓凝剂会提高砂浆的稠度，显著提高砂浆凝结时间。石粉取代10% 的细集料对缓凝剂的缓凝效果具有积极的促进作用。

[1] 陈均侨，蒋金明，石柱铭，等．湿拌砂浆产业化发展方式及应用探索[J]．商品混凝土，2014,(7)：67-71．

[2] 江达宣，连亚明，王培新，等．花岗岩石粉对混凝土性能影响研究 [J]．商品混凝土，2015,(1)：37-39．

[3] 李保亮，柏立贵，徐洪伟，等．石粉对水泥及混凝土性能的影响[J]．商品混凝土，2013(2)：51-57．

[4] 胡晓曼，董献国．花岗岩石粉水工混凝土工作性能试验研究[J]．人民黄河，2014,36(2)∶126-128．

[5] I.Soroka, N.Settern．The effect of Fillers on strength of cement mortars [J]. Cement and Concrete Research，1975,6：367–376．

[6] 张勇．普通预拌砂浆性能的研究[D]．济南大学，2013．

[7] 黄秀弟，朱涛，叶青．粉煤灰和外加剂对商品湿拌砌筑砂浆性能的影响[J]．浙江建筑，2009,5(26)：47-53.

[8] 段瑞斌，谢勇剑，林湘生，等．不同缓凝剂对预拌砂浆性能影响试验研究[J]．广东建材，2015,1：16-18．

［单位地址］福建省厦门市海沧区东孚镇凤美四路39号（361027）

Modification effect analysis on stone powder for premixed wet mortar with admixture

Lian Yaming1,2, Xu Renchong1,2, Chen Chao1,2, Shi Ying1,2
(1.Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd. ,FujianXiamen361004;2.Xiamen Tianrunjinlong building materials Co., Ltd., FujianXiamen361027)

This paper concentrates on the influence of the replacement of stone powder on the performance of premixed wet mortar basic properties by that replace10% of fine aggregates. The results show that it has a positive role in improving on premixed wet mortar of consistency, specific retention, setting time and strength. And that has a promoting effect on water thickening effect of water-retaining admixture and setting time adjustment of retarder.

stone power ; premixed wet mortar; water-retaining admixture; retarder

连亚明（1990－），男，助理工程师，从事混凝土研发工作。