【砂漿功夫】再生微粉在抹灰石膏中的應(yīng)用

引言隨著天然砂、石礦資源的日益枯竭，建筑再生骨料被大量應(yīng)用。再生骨料在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的石粉即再生微粉，一般的再生微粉是在加工再生骨料過程中通過收塵器或選粉機收集而成的。因收塵、選粉設(shè)備及生產(chǎn)工藝不同，所產(chǎn)生的再生微粉細度也各異，通常粒徑在150μm以下，其活性指數(shù)在50%左右。根據(jù)JG/T573—2020《混凝土和砂漿用再生微粉》要求，再生微粉細度要求在75μm以下，活性指數(shù)要求≥60%。因此，通過一般再生骨料生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的再生微粉其活性指標(biāo)不能滿足混凝土和砂漿礦物摻和料的要求，同時再生微粉用在水泥基產(chǎn)品中會增大收縮率指標(biāo)，其摻量也受限。這也導(dǎo)致目前大量的生產(chǎn)再生骨料企業(yè)因其副產(chǎn)再生微粉無法利用導(dǎo)致產(chǎn)能受限，成本增加。而抹灰石膏所使用的膠凝材料為建筑石膏，建筑石膏凝結(jié)后生成相互交叉的網(wǎng)狀晶體，交叉晶體內(nèi)部含部分微細空隙。通常抹灰石膏配方中會采用重鈣粉作為填料，以填補該部分空隙，而目前重鈣粉價格也居高不下。采用再生微粉生產(chǎn)抹灰石膏不但能起填料作用，還能利用其活性指數(shù)在堿激發(fā)條件下提高抹灰石膏的強度及軟化系數(shù)。由于建筑石膏凝結(jié)后具有微膨脹性能，因此再生微粉在抹灰石膏中的摻量可以大幅提高。

本文對再生微粉在堿激發(fā)條件下用于抹灰石膏的性能進行驗證，和以重鈣粉作為填料的抹灰石膏進行性能對比，以驗證再生微粉用于抹灰石膏的可行性。1、原材料和基礎(chǔ)配比

1.1試驗原材料

建筑石膏來自寧波益森新型建材有限公司，建筑石膏為脫硫石膏煅燒后的β半水石膏。再生微粉來自浙江益森科技股份有限公司，屬于再生骨料加工時通過收塵設(shè)備收集而來的再生微粉，平均粒徑在40μm左右。粉煤灰取自寧波北侖電廠。重鈣粉為浙江長興某企業(yè)市售產(chǎn)品，細度為200目。再生微粉與其他摻合料的化學(xué)組成見表1。表1

再生微粉與其他摻合料的化學(xué)組成

再生微粉和粉煤灰的理化性能見表2。表2

再生微粉與粉煤灰主要物理性能對比

1.2基礎(chǔ)配比

表1為再生微粉、粉煤灰、重鈣粉成分分析對比。從表1數(shù)據(jù)可以看出，再生微粉成分接近于粉煤灰，其主要成分為具有潛在活性的SiO2和Al2O3，重鈣粉主要成分為CaO。張方[1]認為再生微粉通過堿激發(fā)后可以釋放出活性SiO2和Al2O3粉并與Ca(OH)2發(fā)生二次反應(yīng)，生成強度更高的C-S-H凝膠和鈣礬石。

本試驗中L1是以重鈣粉作為填料的對比基準配方，L2中以再生微粉作為填料，L3、L4配比中均采用再生微粉作為填料，另外添加適量Ca(OH)2為再生微粉的堿激發(fā)摻和料。本試驗主要目的是驗證再生微粉在抹灰石膏中的活性作用，因此簡化了氫氧化鈣摻量變化試驗，只在L4中增加了氫氧化鈣的摻量來進行驗證，具體配合比見表3。表3

抹灰石膏配比

2、結(jié)果與分析

2.1試驗結(jié)果

每個配比各做了2組試塊，除軟化系數(shù)指標(biāo)按浙江省地方標(biāo)準DB33/T1159—2018《抹灰石膏應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》要求進行試驗，其余指標(biāo)均參照國家標(biāo)準GB/T28627—2012《抹灰石膏》的要求進行試驗和養(yǎng)護?？紤]到再生微粉堿激發(fā)后出現(xiàn)強度的時間會滯后于建筑石膏，因此軟化系數(shù)指標(biāo)增加了28d軟化系數(shù)測試要求，抗折、抗壓強度中增加了14d和28d的強度測試，試驗結(jié)果見表4。表4

抗折、抗壓強度與軟化系數(shù)測試結(jié)果

2.2數(shù)據(jù)分析

2.2.1抗折強度分析

如圖1所示，L1的7d抗折強度為3.2MPa，14d和28d的抗折強度分別為3.3、3.5MPa。L2配方中三個齡期的抗折強度分別為3.1、3.4、3.6MPa，其發(fā)展規(guī)律和L1相同，L1、L2的抗折強度隨著養(yǎng)護齡期的增長而緩慢增長，但總體變化不大。說明L1中的重鈣粉和L2中的未摻激發(fā)劑的再生微粉均不具有活性。L3、L4的7d抗折和基本配方L1接近，而14d與28d的抗折強度則明顯增長。主要原因是再生微粉在堿激發(fā)的作用下活性效應(yīng)發(fā)展緩慢，前期抗折強度接近是因為4個配方中建筑石膏用量相同，其抗折強度主要來源于建筑石膏。而隨著養(yǎng)護齡期的增加，L3和L4中再生微粉在堿激發(fā)條件下，釋放出活性組分和建筑石膏相互作用而使強度提高。

圖1

不同配比的抗折強度2.2.2抗壓強度分析

由圖2可以看出，L1、L2的抗壓強度隨著齡期的增長而緩慢增長，但總體變化不大。L3、L4中7d抗壓強度和L1、L2基本相同，而14d與28d的抗壓強度顯著提高，再生微粉活性指數(shù)的發(fā)展也隨著齡期的增加而增加，其規(guī)律和圖1中的抗折關(guān)系相對應(yīng)。L2、L3的不同齡期抗壓強度曲線幾乎平行，但L3抗壓強度要稍低于L2，可能和氫氧化鈣摻量有關(guān)，其對應(yīng)關(guān)系需重新試驗確認，本文不做探究。

圖2

不同配比的抗壓強度2.2.3軟化系數(shù)分析

如表4數(shù)據(jù)所示，L1、L2的7d軟化系數(shù)和28d軟化系數(shù)基本無變化，符合建筑石膏軟化特性。建筑石膏吸水率高、軟化系數(shù)低，軟化系數(shù)一般在0.36左右[2]。

L3和L4初始軟化系數(shù)和L1、L2接近，和抗折、抗壓試驗結(jié)果相對應(yīng)，L3和L4的28d軟化系數(shù)明顯提高。再生微粉活性效應(yīng)在7d內(nèi)對抹灰石膏軟化系數(shù)沒有幫助，隨著齡期的增加，軟化系數(shù)持續(xù)提高。楊磊等[3]認為粉煤灰、水泥、復(fù)合激發(fā)劑和脫硫建筑石膏相互作用下可以生成C-S-H凝膠和鈣礬石晶相，使建筑石膏抗壓軟化系數(shù)提高。3、結(jié)論

（1）再生微粉在未摻加堿激發(fā)材料時沒有產(chǎn)生活性效應(yīng)，抹灰石膏力學(xué)及軟化系數(shù)指標(biāo)均未提高。當(dāng)加入堿激發(fā)材料后，抹灰石膏強度指標(biāo)及軟化系數(shù)均有所提高。說明具有一定活性的再生微粉在石膏體系中可以輔助提高石膏產(chǎn)品的性能。由于脫硫建筑石膏的pH值在6左右，在脫硫建筑石膏體系中加入適量的堿激發(fā)材料可使產(chǎn)品pH值在7~9。常用的外加劑在堿性環(huán)境下溶解度更好，因此，抹灰石膏中添加適量的堿激發(fā)材料對石膏體系無不利影響。

（2）再生微粉在摻加堿激發(fā)材料后活性指數(shù)在7d時未見明顯提升，14d后開始有明顯提