預(yù)拌砂漿生產(chǎn)原料及選用

1、預(yù)拌砂漿生產(chǎn)原料及選用2.1膠凝材料膠凝材料一般分為無機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料兩大類。通常建筑上所用的膠凝材料 是指無機(jī)膠凝材料，它是指這樣一類無機(jī)粉末材料，當(dāng)其與水或水溶液拌合后所形成的 漿體，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用后，能逐漸硬化并形成具有強(qiáng)度的人造石。無機(jī)膠凝材料一般分為水硬性膠凝材料和氣硬性膠凝材料兩大類。氣硬性膠凝材料只 能在空氣中硬化，而不能在水中硬化，如石灰、石膏、鎂質(zhì)膠凝材料等，這類材料一般只 適用于地上或干燥環(huán)境，而不適宜潮濕環(huán)境，更不能用于水中。水硬性膠凝材料既能在空 氣中硬化，又能在水中硬化，這類材料通常稱為水泥，如硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁 酸鹽水泥等。用于混凝土中

2、的水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥等都可用于砂漿中。 對(duì)于某些預(yù)拌砂漿，如自流平砂漿、灌漿砂漿、快速修補(bǔ)砂漿、堵漏劑等，因要求其具有 早強(qiáng)快硬的特性，常常采用鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等。2.1.1水泥水泥可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等。硅酸鹽水泥是土木建筑工程 中用量最大、用途最廣的一類水泥，它是以硅酸鹽水泥熟料作為主要組分，根據(jù)混合材料 的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。各品種水泥的組分和代號(hào)見表2-1。表2-1硅酸鹽水泥的組分和代號(hào)(GB175-2021)品種 代號(hào) 組

3、分(%)熟料+石膏100 N95 N95 N80且V95 20且W50 50且 5且W20 D 20 且W40 20 且20 且40 粉煤灰 一 D D 石灰石 D 5 D D P - I硅酸鹽水泥PII P - O普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥P SA A50且V80 PSB A30且V50 A60且V80 A60且V80 A50且V80火山灰 質(zhì)硅酸鹽水泥PP粉煤灰硅酸鹽水泥PF復(fù)合硅酸鹽水泥PC (1)硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥不摻混合材或混合材摻量很少(5 %)，水泥強(qiáng)度等級(jí)較高，因此硅酸 鹽水泥適用于配制高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土等，而不適用于配制普通砂漿。因?yàn)椋渲?普通砂漿時(shí)，為了滿足砂漿

4、工作性能要求，通常對(duì)水泥用量有最小值的限制，因而砂漿強(qiáng) 度等級(jí)相對(duì)較低；如用硅酸鹽水泥配制砂漿，這樣所配制出的砂漿強(qiáng)度相對(duì)較高，勢(shì)必造 成水泥的浪費(fèi)，而且砂漿的工作性能也不好。普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥摻一定量的混合材，水泥強(qiáng)度等級(jí)適中，是目前建筑工程中用量最大 的一種水泥。當(dāng)用普通硅酸鹽水泥配制砂漿時(shí)，水泥用量過大，則水泥強(qiáng)度較高，配制出 的砂漿強(qiáng)度較高，造成水泥浪費(fèi)，而當(dāng)水泥用量少時(shí)，砂漿保水性較差，容易泌水。為了 解決這一問題，通常在砂漿中摻入活性礦物摻合料，如粉煤灰等，這樣既可以降低水泥的 用量，又可以改善砂漿的和易性。礦渣水泥礦渣水泥中水泥熟料礦物的含量比硅酸鹽水泥少得多，而且混合

5、材在常溫下水化反應(yīng) 比較緩慢，因此凝結(jié)硬化較慢。早期強(qiáng)度較低，但在硬化后期(28天以后)，由于水化產(chǎn) 物增多，使水泥石強(qiáng)度不斷增長，最后將超過硅酸鹽水泥。一般來說，礦渣摻入量越多， 早期強(qiáng)度越低，但后期強(qiáng)度增長率越大。礦渣水泥需要較長時(shí)間的潮濕養(yǎng)護(hù)，外界溫度對(duì)硬化速度的影響比硅酸鹽水泥敏感。 低溫時(shí)，硬化速度較慢，早期強(qiáng)度顯著降低；而采用蒸汽養(yǎng)護(hù)等濕熱處理，可有效加快其 硬化速度，且后期強(qiáng)度仍再增長。礦渣水泥中混合材摻量較多，需水量較大，保水性較差，泌水性較大，拌制混凝土或 砂漿時(shí)容易析出多余水分，在水泥石內(nèi)部形成毛細(xì)管通道或粗大孔隙，降低均勻性。另外， 礦渣水泥的干縮性較大，如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，在未

6、充分水化之前干燥，則易產(chǎn)生裂紋。因此礦渣 水泥的抗凍性、抗?jié)B性和抵抗干濕交替循環(huán)性能均不及普通水泥。但礦渣水泥具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗淡水、海水和硫酸鹽侵蝕能力較強(qiáng)，這是因?yàn)?礦渣水泥石中的游離氫氧化鈣以及鋁酸鹽含量較少，宜用于水工和海港工程。另外，礦渣 水泥的水化熱較低，具有較好的耐熱性，可用于大體積混凝土工程或耐熱混凝土工程?；鹕交宜嗷鹕交宜鄰?qiáng)度發(fā)展與礦渣水泥相似，早期發(fā)展慢，后期發(fā)展較快。后期強(qiáng)度增長是 由于混合材中的活性氧化物與氫氧化鈣作用形成比硅酸鹽水泥更多的水化硅酸鈣凝膠所致。 環(huán)境條件對(duì)其強(qiáng)度發(fā)展影響顯著，環(huán)境溫度低，凝結(jié)、硬化顯著變慢；在干燥環(huán)境中，強(qiáng)度停止 增長，且容易出

7、現(xiàn)干縮裂縫，所以不宜用于冬期施工。與礦渣水泥相似，火山灰水泥石中游離氫氧化鈣含量低，也具有較高的抗硫酸鹽侵蝕 的性能。在酸性水中，特別是碳酸水中，火山灰水泥的抗蝕性較差，在大氣中CO2的長期 作用下水化產(chǎn)物會(huì)分解，而使水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，因而這種水泥的抗大氣穩(wěn)定性較差?；鹕交宜嗟男杷亢兔谒耘c所摻混合材的種類有關(guān)，采用硬質(zhì)混合材如凝灰?guī)r時(shí)， 則需水量與硅酸鹽水泥相近，而采用軟質(zhì)混合材如硅藻土等時(shí)，則需水量較大、泌水性較 小，但收縮變形較大。粉煤灰水泥粉煤灰球形玻璃體顆粒表面比較致密且活性較低，不易水化，故粉煤灰水泥水化硬化 比較慢，早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度可以趕上甚至超過普通水泥。由于粉煤

8、灰顆粒的結(jié)構(gòu)比較致密，內(nèi)比表面積小，而且含有球狀玻璃體顆粒，其需水 量小，配制成的砂漿、混凝土和易性好，因此該水泥的干縮性小，抗裂性較好。但粉煤灰 水泥泌水較快，易引起失水裂縫，因此在混凝土和砂漿凝結(jié)期間宜適當(dāng)增加抹面次數(shù)。在 硬化早期還宜加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土和砂漿強(qiáng)度的正常發(fā)展。粉煤灰水泥水化熱低，抗硫酸鹽侵蝕能力較強(qiáng)，但次于礦渣水泥，適用于水工和海港 工程。粉煤灰水泥抗碳化能力差，抗凍性較差。復(fù)合水泥復(fù)合水泥的特性取決于其所摻混合材料的種類、摻量及相對(duì)比例，與礦渣水泥、火山 灰水泥、粉煤灰水泥有不同程度的相似之處，其適用范圍可根據(jù)其摻入的混合材種類，參 照其他混合材水泥適用范圍選用。鋁酸

9、鹽水泥鋁酸鹽水泥是以磯土和石灰石作為主要原料，按適當(dāng)比例配合后進(jìn)行燒結(jié)或熔融， 再經(jīng)粉磨而成，也稱為高鋁水泥或磯土水泥。鋁酸鹽水泥具有硬化迅速、水泥石結(jié)構(gòu)比較致密、強(qiáng)度發(fā)展很快、晶型轉(zhuǎn)化會(huì)引起后 期強(qiáng)度下降等特點(diǎn)。鋁酸鹽水泥的最大特點(diǎn)是早期強(qiáng)度增長速度極快，24h即可達(dá)到其極 限強(qiáng)度的80%左右，A12O3含量越高，凝固速度越快，早期強(qiáng)度越高。但鋁酸鹽水泥硬化 時(shí)放熱量大、放熱速度極快，1d放熱量即可達(dá)到總量的70%80%，而硅酸鹽水泥要放出 同樣的熱量則需7d。因此，鋁酸鹽水泥不適于大體積工程，但比較適合于低溫環(huán)境和冬期 施工。另外，鋁酸鹽水泥還具有較好的抗硫酸鹽性能、耐高溫的特性。由于鋁酸

10、鹽水泥具有的這些特點(diǎn)，常被用來配制要求具有早強(qiáng)快硬的材料，如自流平 砂漿、灌漿砂漿、快速修補(bǔ)砂漿、堵漏劑等。硫鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥是以鋁質(zhì)原料(如磯土)、石灰質(zhì)原料(如石灰石)和石膏，按適當(dāng)比 例配合后，煅燒成含有適量無水硫鋁酸鈣的熟料，再摻適量石膏，共同磨細(xì)而成。硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間很快，水泥硬化也快，早期強(qiáng)度高，其抗硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng)， 抗?jié)B性好。但硫鋁酸鹽水泥水化放熱量大，適宜于冬期施工。每一品種的水泥都有其不同的性能。在預(yù)拌砂漿中應(yīng)用時(shí)，要考慮到水泥性能的穩(wěn)定 性，一般要選用較大型的水泥企業(yè)，并應(yīng)根據(jù)不同的預(yù)拌砂漿品種，選用不同種類的水泥， 從而達(dá)到更好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。2.1.2石膏

11、石膏是一種氣硬性膠凝材料，由天然二水石膏(CaSO4 2H2O)脫水形成半水石膏。由 于加熱條件不同，半水石膏可形成a型和B型兩種不同的形態(tài)。若將二水石膏置于具 0.13MPa、124C的過飽和蒸汽條件下蒸煉脫水，脫出的水是液體，則得到a型半水石膏， 也稱為高強(qiáng)石膏。其晶粒較粗，調(diào)制成可塑性漿體的需水量較小，凝結(jié)時(shí)間較慢，硬化后 強(qiáng)度較高。若將二水石膏置于爐窯中煅燒，脫出的水是水蒸氣，則得到B型半水石膏， 也稱建筑石膏。其晶體較細(xì)，調(diào)制成一定稠度的漿體時(shí)，需水量較大，凝結(jié)時(shí)間較快，硬 化后強(qiáng)度較低。建筑石膏是一種白色粉末，密度約為2.602.75g/cm，堆積密度為8001000kg/m。33

12、建筑石膏與水拌和后，可調(diào)制成可塑性漿體，經(jīng)過一段時(shí)間反應(yīng)后，將失去塑性， 并凝結(jié)硬化成具有一定強(qiáng)度的固體。半水石膏加水后進(jìn)行下面的化學(xué)反應(yīng)：CaSO4.2H2O+12H2O11CaSO4.2H2O+Q(2-1)半水石膏加水后發(fā)生溶解，生成不穩(wěn)定的飽和溶液，溶液中的半水石膏水化后生成二 水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多，所以半水石膏的飽和溶液對(duì)二 水石膏來說就成了過飽和溶液。因此，二水石膏很快析晶。由于二水石膏的析出，破壞了 原有半水石膏溶解的平衡狀態(tài)，這樣促進(jìn)了半水石膏不斷地溶解和水化，直到半水石膏完 全溶解。在這個(gè)過程中，漿體中的游離水分逐漸減少，二水石膏膠體微粒不斷增加，

13、漿體 稠度增大，可塑性逐漸降低，即“凝結(jié)”；隨著漿體繼續(xù)變稠，膠體微粒逐漸凝聚成為晶 體，晶體逐漸長大、共生并相互交錯(cuò)，使?jié){體產(chǎn)生強(qiáng)度，并不斷增長，即“硬化”。實(shí)際 上，石膏的凝結(jié)和硬化是一個(gè)連續(xù)的、復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。圖2-1不同種類石膏間的轉(zhuǎn)化建筑石膏是二水石膏在一定溫度下加熱脫水并磨細(xì)制成，其以B型半水石膏為主要 組成。建筑石膏密度通常為2500?2700kg/m3，初凝時(shí)間不小于6min，終凝時(shí)間不大于30min。 建筑石膏的細(xì)度高，雖能加速半水石膏的水化速度，但是同時(shí)也增加石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水 量，將引起石膏硬化體的孔隙率增加。因此石膏細(xì)度提高并不能大幅度地提高其本身的強(qiáng) 度。高強(qiáng)

14、石膏是二水石膏在加壓蒸汽熱處理?xiàng)l件下形成半水石膏，經(jīng)干燥磨細(xì)而制成。高 強(qiáng)石膏的密度通常為26002800 kg/m3。高強(qiáng)石膏的細(xì)度要求，0.8mm篩的篩余不大于2%， 0.2mm篩的篩余不大于8%。初凝時(shí)間不早于3min，終凝時(shí)間不早于5 min，不遲于30min。 建筑石膏和高強(qiáng)石膏凝結(jié)硬化快，常使用緩凝劑延長凝結(jié)時(shí)間。建筑石膏廣泛用于配制石膏抹面灰漿和制作各種石膏制品。高強(qiáng)石膏適用于強(qiáng)度要求 較高的抹灰工程和石膏制品。我國目前生產(chǎn)的主要有紙面石膏板、纖維石膏板、空心石膏 亭板、石膏砌塊和裝飾石膏制品等。2.1.3石灰石灰是一種氣硬性膠凝材料，是將以CaCO3為主要成分的原料(如石灰石)，經(jīng)過適當(dāng) 的煅燒，分解和排出二氧化碳所得到的成品，其主要成分是CaO。通常根據(jù)加工方法，將 石灰分成以下幾種：(1)塊狀生石灰：由原料煅燒而成的白色疏松結(jié)構(gòu)的塊狀物，主要成分為C