石粉與減水劑兼容性試驗研究

王肅楨

(安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232001)

1 引言

隨著我國基建規模的蓬勃發展，優質天然河砂資源不斷被開采，導致機制砂的優勢也更加顯著，使用量逐年增大，但是處理機制砂加工期間產生廢棄物的能力卻沒有隨之快速提升。石粉作為機制砂生產過程中的副產品，被國內外學者廣泛應用于各種材料中。鞠麗艷等[1]曾以粒度小于5 mm的廢棄石粉為研究對象，將其取代部分細骨料以制作砂漿，實驗結果表明所用方法可行。有學者曾利用廢石粉部分代替混凝土中天然河沙生產出石粉混凝土，認為石粉混凝土比普通混凝土便宜，強度和耐磨性和普通混凝土沒有太大區別[2]。除此之外，硅酸鹽和碳酸鹽類石粉還可以摻入到橡膠中，石粉的加入可以進一步改善橡膠性能，減少生膠使用量，降低橡膠生產成本[3]。胡紅梅等[4]、黃紅柳等[5]研究用廢棄石粉取代部分水泥以生產混凝土，實驗結果發現，在一定的替代比例下，制得的混凝土和易性比普通混凝土要好，混凝土拌合物的坍落度有一定提高，這結果將有利于混凝土的泵送施工。為了進一步推進綠色生態混凝土發展，利用4種不同類別的減水劑作為調控材料，從凝結時間及抗壓強度分析石粉砂漿與減水劑的兼容性，為石粉生態混凝土的應用與發展提供理論參考。

2 實驗

2.1 原材料

為研究石粉與不同減水劑的兼容特性，使用聚羧酸減水劑為基準變量，研究4種(聚羧酸CQ-PCE02、聚羧酸530P、萘系CQJ-NX01、三聚氰胺F10)不同減水劑對石粉砂漿力學性能的影響。如表1所示，其中，對照組LS0水灰比為 0.3，砂率45%，減水劑摻量0.3%。具體材料為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，購自安徽海螺水泥有限公司；細度模數為2.68的淮河河砂；普通自來水。

2.2 配合比

配合比見表1。

表1 配合比

2.3 實驗方法

使用維卡儀，根據ASTM C191[5]測試表1所示各組凈漿的凝結時間。根據ASTM C348[6]，將新拌砂漿澆筑至70mm×70mm×70mm正方體模具中，4個試件為一組，放于養護室內進行標準養護(溫度 23 ℃ ± 2 ℃、相對濕度≥95%)直至指定齡期(28d)，使用數字式壓力試驗機測試各組砂漿的抗壓強度，并取其平均值，具體實驗結果見表2、圖2。

3 結果與討論

3.1 凝結時間

表2選取了最為典型的聚羧酸530P作為減水劑摻入各組凈漿的凝結時間。從表中可以看出，各組份初凝時間都較為接近，LS0、LS10、LS15和LS20分別為9.6 h、8.9 h、10.4 h和8.8 h，而終凝時間最大是對照組LS0為13.2 h，最小值則是LS10組的10.7 h。這說明隨著減水劑的摻入，對于適量的石粉代替水泥的影響一定程度上可以忽略。可見，石粉與減水劑之間存在較好的兼容性。

表2 凝結時間 h

3.2 抗壓強度

圖2給出了石粉砂漿的3d、7d和28d抗壓強度。摻入石粉作為水泥替代物的砂漿立方體抗壓強度在不同減水劑的環境中，3d、7d和28d抗壓強度沒有明顯變化。隨著石粉摻量的繼續增加，抗壓強度依舊沒有明顯變化。說明當水膠比一定時，石粉砂漿在不同減水劑環境中對立方體抗壓強度影響不大，石粉與減水劑的兼容性非常好。

圖2 抗壓強度

4 結論

(1)摻入石粉作為水泥替代物的砂漿試樣在4種減水劑環境中，3 d、7 d、28 d抗壓強度沒有明顯差異。

(2)4組中依次增加石粉摻量，各組石粉砂漿的抗壓強度變化仍不明顯。

(3)水膠比一定時，石粉砂漿在不同減水劑環境下對試塊抗壓強度影響不大，而且各組分凝結時間相差不大，充分說明了石粉與以上4種減水劑的兼容性極好。