李元東

摘要：聚合物水泥防水砂漿是一種由高分子聚合物、無(wú)機(jī)硅酸鹽、細(xì)砂等為主要原料，按照一定的配合比混合制成的具有一定的抗?jié)B性的砂漿。聚合物水泥防水砂漿按照聚合物改性的狀態(tài)可以分為乳液類和干粉類。本文設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)石灰石粉一粉煤灰一水泥三元膠凝材料系列配合比進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)表明，當(dāng)體系中的石灰石粉摻量上升時(shí)，膠砂試件流動(dòng)度也隨之有所上升，石灰石粉的減水效果十分明顯。如果粉煤灰與石灰石粉的摻量一致時(shí)，三元膠凝體系聚合物材料具有比粉煤灰更高的壓縮強(qiáng)度，體系中隨著石灰石粉的摻量提升，三元膠凝體系聚合物材料的脆性系數(shù)稍有增高。

關(guān)鍵詞：石灰石粉;粉煤灰;水泥;膠凝體系;試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU57+8.12;TQ177

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）09-0015-04

聚合物水泥防水砂漿是以水泥、細(xì)骨料為主要材料制作的。主要用于地下室防滲及滲漏處理，建筑物屋面及內(nèi)外墻面滲漏的修復(fù)，各類水池和游泳池的防水防滲，人防工程，隧道，糧倉(cāng)，廚房，衛(wèi)生間，廠房，封閉陽(yáng)臺(tái)的防水防滲。聚合物水泥防水砂漿是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要原材料之一，在我國(guó)的需求量長(zhǎng)期占據(jù)材料之最。如果石灰石粉只與水泥配合在一起可以制成二元復(fù)合膠凝材料，石灰石粉、水泥二元體系中再摻入粉煤灰等膠凝材料便可以構(gòu)成三元復(fù)合膠凝聚合物水泥防水砂漿。在建筑領(lǐng)域，粉煤灰的應(yīng)用前景極為廣泛且用量極大，有關(guān)粉媒灰的性質(zhì)與應(yīng)用的研究更加成熟[1]。尤其在水工混凝土的配制中，當(dāng)前普遍采用少量水泥，較高含量高粉煤灰的組成結(jié)構(gòu)型式，粉煤灰的摻量一般是30% -50%，有些甚至能達(dá)到70%。在聚合物水泥防水砂漿中，加入的粉煤灰可以顯著提升三元復(fù)合膠凝體系整體的和易性，使得混凝土水化溫升得以下降，使得砂漿的后期強(qiáng)度得以提升并增加砂漿凝固后的耐久性[2]。

1 摻合料的效應(yīng)分析

1.1 石灰石粉性能

石灰石粉細(xì)度、顆粒級(jí)配、反應(yīng)活性、成分等都直接影響其在混凝土中的使用、配比等，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度、可泵性、防坍塌性等主要性能指標(biāo)。石灰石粉的質(zhì)量對(duì)混凝土起著舉足輕重的作用。在混凝土可流動(dòng)期間，隨著時(shí)間的增加混凝土的工作性將會(huì)降低，這部分損失主要是由硅酸三鈣和鋁酸三鈣的水化引起的，除此之外，由于顆粒表面水化產(chǎn)物的存在而使顆粒之間的相互作用發(fā)生改變也是其工作性損失的原因。

石灰石粉的摻量越大對(duì)初始坍落度的影響也就越大，尤其是水泥的摻量較少的情況下這種影響會(huì)更為明顯，較大的初始坍落度有助于混凝土泵送過(guò)程。如果摻人石灰石粉，使得新拌混凝土坍落度損失顯著減少，使得混凝土的保水性得到提升。有助于高溫條件下混凝土的施工及長(zhǎng)距離運(yùn)輸。這是因?yàn)槭沂勰軌蛉√畛溆谒囝w粒空隙之中，不僅可以發(fā)揮“滾珠”的作用，也可以置換出水泥空隙中的填充水，加厚了水泥粒子間的間隔水層。因此，提升了新拌混凝土的流動(dòng)性。

石灰石粉的形態(tài)效應(yīng)和填充效應(yīng)均較好，在水泥粒子間分散著表面致密光滑的石灰石粉，其分散作用明顯，這種小顆粒的石灰石粉能夠一定程度上抑制水泥絮凝結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。與此同時(shí)，石灰石粉的比重小于水泥，保持膠凝材料總量恒定的條件下，增加了混凝土的含漿量，改善混凝土的和易性。如果混凝土的坍落相一致的條件下，混凝土中的石灰石粉能夠降低混凝土的用水量，使得膠比得以降低，對(duì)影響混凝土一系列性能產(chǎn)生影響。石灰石粉取代水泥后，水泥的用量減少，石灰石粉具有較低的活性，減緩了整個(gè)混凝土體系反應(yīng)速率，進(jìn)而降低了坍落度的經(jīng)時(shí)損失。

1.2 粉煤灰的效應(yīng)分析

粉煤灰，產(chǎn)生于煤燃燒后存在于煙氣中的細(xì)灰物質(zhì)，其作為燃煤電廠排出的主要固體廢物。國(guó)內(nèi)火電廠產(chǎn)生的粉煤灰成分主要為：SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2等。粉煤灰中的SiO2和A12O3含量之和超過(guò)了粉煤灰總含量的60%。

1）形態(tài)效應(yīng)。微觀上看，粉煤灰中的玻璃微珠含量超過(guò)了70%，玻璃微珠的粒形完整度高，外表光滑，具有致密的結(jié)構(gòu)。這樣的形態(tài)能夠提升混凝土的減水作用、致密作用和勻質(zhì)作用，抑制水泥初期的水化凝絮作用，使拌和物的流變性質(zhì)得以改變。

2）活性效應(yīng)。粉煤灰是人工火山灰質(zhì)材料，粉煤灰的“活性效應(yīng)”也可以稱為“火山灰效應(yīng)”。這是因?yàn)榉勖夯抑泻休^多的SiO2和A12O3成分，這些成分能在濕潤(rùn)條件下與Ca（OH）2等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的膠凝物質(zhì)，這些膠凝物質(zhì)能夠增強(qiáng)粉煤灰制品及混凝土，填充混凝土中的毛細(xì)組織，進(jìn)而顯著提升混凝土抗腐蝕性能。

3）微集料效應(yīng)。粉煤灰中含有很多粒徑微小的碎屑，可以看作為未被水化的水泥顆粒，而粒度極微的顆?？梢钥醋鳛樾再|(zhì)活潑的納米材料，可以顯著改善與提升混凝土及制品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高混凝土砂漿的勻質(zhì)性與致密性。

在粉煤灰的上述效應(yīng)中，形態(tài)效應(yīng)歸結(jié)為物理效應(yīng)，活性效應(yīng)是化學(xué)效應(yīng)，而微集料效應(yīng)不僅是物理效應(yīng)也牽扯到化學(xué)效應(yīng)。粉煤灰中這三種效應(yīng)往往是相互關(guān)聯(lián)補(bǔ)充的。粉煤灰的品質(zhì)還與其自身的效應(yīng)密切相關(guān)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)了石灰石粉一粉煤灰一水泥三元膠凝材料系列中不同成分的配合情況，各成分的摻量情況如表1所示。在本試驗(yàn)中，水泥加入量恒定為225g，石灰石粉與粉煤灰二者作為輔助膠凝材料摻人，二者摻人之和固定為225g，試驗(yàn)中通過(guò)改變石灰石粉與粉煤灰二者之間的摻人比例（從0%到50%）來(lái)探討三元體系下對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響程度[3-4]。試驗(yàn)中使用水與砂的量固定為225g和1350g

3 試驗(yàn)結(jié)果討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

由表1給出的材料配合比例進(jìn)行試驗(yàn)，流動(dòng)度依據(jù)《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》（GBIT2419-2005）進(jìn)行測(cè)定，壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度的測(cè)定依照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》（CB/T17671-1999）進(jìn)行測(cè)定[5-7]，各組試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。

由表2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，粉煤灰與石灰石粉均具備減水效應(yīng)，然而粉煤灰的減水作用顯著弱于石灰石粉。由此可以得到，如果在石灰石粉一粉煤灰一水泥構(gòu)成的三元復(fù)合膠凝體系中，石灰石粉的摻量不斷升高，會(huì)對(duì)提高膠砂試件的流動(dòng)度有所幫助，采用回歸分析的方法來(lái)探討膠砂流動(dòng)度（f）與石灰石粉（LP）和粉煤灰（FA）摻量之間的關(guān)系式：

f=0.58LP+0.15FA+165.15， R2=0.966

3.2 壓縮強(qiáng)度分析

不同時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行試驗(yàn)的6組膠砂的壓縮強(qiáng)度如圖1示。7d時(shí)，石灰石粉的摻量越大，其試件的壓縮強(qiáng)度也會(huì)隨之增加，當(dāng)石灰石粉的摻量大于20%時(shí)，試件的壓縮強(qiáng)度開始降低，不過(guò)LF-50組的試件壓縮強(qiáng)度仍大于LF-O組，也就是說(shuō)，膠砂試件中摻人50%的石灰石粉的壓縮強(qiáng)度依然高于摻量500-/0粉煤灰的試件?；诜勖夯一鹕交倚?yīng)影響，試件中的粉煤灰摻量越多，隨著時(shí)間增長(zhǎng)其壓縮強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)變大，直到365d時(shí)，LF-IO組和LP-20組試件的壓縮強(qiáng)度仍高于LF-O組試件，這表明粉煤灰的火山灰效應(yīng)和石灰石粉的填充效應(yīng)得到充分發(fā)揮[8-10]。

3.3 彎曲強(qiáng)度分析

由石灰石粉一粉煤灰一水泥構(gòu)成的三元復(fù)合膠疑體系，試件的彎曲強(qiáng)度變化規(guī)律明顯不同于壓縮強(qiáng)度。如圖2所示，在第7d時(shí)，少量的石灰石粉不會(huì)對(duì)試件的彎曲強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響，而在365d時(shí)，由于石灰石粉摻量不斷提高（粉煤灰摻量減少），明顯影響了試件的彎曲強(qiáng)度，由此可以認(rèn)為石灰石粉并不利于試件抗彎曲度的提升，而粉煤灰則可以顯著提升試件彎曲強(qiáng)度。

3.4 脆性系數(shù)分析

壓縮強(qiáng)度與彎曲強(qiáng)度之比定義為脆性系數(shù)，由表2的數(shù)據(jù)便可以計(jì)算出各個(gè)時(shí)間段內(nèi)試件的脆性系數(shù)。如圖3示，本試驗(yàn)中的6組膠砂試件在各個(gè)時(shí)間段表現(xiàn)出來(lái)的脆性系數(shù)變化無(wú)規(guī)律可循。整體來(lái)看脆性系數(shù)變化幅度不大，如果石灰石粉摻量不斷增加（粉煤灰減少），膠砂試件的脆性系數(shù)會(huì)有所提升。

4 結(jié)語(yǔ)

從以上的試驗(yàn)結(jié)果和分析，可以得出以下結(jié)論：

1）石灰石粉與粉煤灰相比較而言，在復(fù)合膠凝體系中需水量更少，其減水效應(yīng)也更為顯著。

2）由石灰石粉一粉煤灰一水泥組成的三元復(fù)合膠凝體系，當(dāng)石灰石粉與粉煤灰摻量相同時(shí)，試件的壓縮強(qiáng)度高于粉煤灰。早期的時(shí)候，較少的石灰石粉摻量不會(huì)對(duì)試件的彎曲強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響，隨著時(shí)間的推移，同時(shí)石灰石粉摻量逐漸遞增，使得試件的抗折強(qiáng)度顯著降低。石灰石粉不會(huì)明顯地影響試件的胞性系數(shù)。

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