【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(huì)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(jī)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(xì)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(xì)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(shí)再生微粉用在水泥基產(chǎn)品中會(huì)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(xì)空隙。通常抹灰石膏配方中會(huì)采用重鈣粉作為填料，以填補(bǔ)該部分空隙，而目前重鈣粉價(jià)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(qiáng)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(jìn)行驗(yàn)證，和以重鈣粉作為填料的抹灰石膏進(jìn)行性能對比，以驗(yàn)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(yàn)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(shí)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(xì)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(rèn)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(qiáng)度更高的C-S-H凝膠和鈣礬石。

本試驗(yàn)中L1是以重鈣粉作為填料的對比基準(zhǔn)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(yàn)主要目的是驗(yàn)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(yàn)，只在L4中增加了氫氧化鈣的摻量來進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)結(jié)果

每個(gè)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(zhǔn)DB33/T1159—2018《抹灰石膏應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》要求進(jìn)行試驗(yàn)，其余指標(biāo)均參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28627—2012《抹灰石膏》的要求進(jìn)行試驗(yàn)和養(yǎng)護(hù)?？紤]到再生微粉堿激發(fā)后出現(xiàn)強(qiáng)度的時(shí)間會(huì)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(qiáng)度中增加了14d和28d的強(qiáng)度測試，試驗(yàn)結(jié)果見表4。表4

抗折、抗壓強(qiáng)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(qiáng)度分析

如圖1所示，L1的7d抗折強(qiáng)度為3.2MPa，14d和28d的抗折強(qiáng)度分別為3.3、3.5MPa。L2配方中三個(gè)齡期的抗折強(qiáng)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(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(qiáng)度接近是因?yàn)?個(gè)配方中建筑石膏用量相同，其抗折強(qiáng)度主要來源于建筑石膏。而隨著養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度提高。

圖1

不同配比的抗折強(qiáng)度2.2.2抗壓強(qiáng)度分析

由圖2可以看出，L1、L2的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度和L1、L2基本相同，而14d與28d的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度曲線幾乎平行，但L3抗壓強(qiáng)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(yàn)確認(rèn)，本文不做探究。

圖2

不同配比的抗壓強(qiáng)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(yàn)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(rèn)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(shí)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(qiáng)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(shí)未見明顯提升，14d后開始有明顯提