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传统现场搅拌的建筑砂浆存在的主要问题是和易性较差、与基体材料粘结强度低、干缩较大、空鼓开裂等质量问题。预拌砂浆在质量上具有明显优势,但其推广应用的巨大难题是成本较高。
预拌砂浆专用水泥是指采用通用水泥(或其他胶凝材料)、矿物掺合料和外加剂复配而成,适合于制备普通预拌砂浆。可利用水泥企业现有生产设备(如粉磨站)生产,减少了设备投资和烘干砂子的能耗,这种干粉料既可供应砂浆厂以配制预拌砂浆,又可供应尚未推广预拌砂浆地区的建筑工地,加大了预拌砂浆的输送半径,便于砂浆商品化和水泥散装化相互促进和发展,提高散装水泥利用率。
通过对预拌砂浆专用水泥的配制及其性能研究发现,经过3个月贮存的专用水泥配制的各强度等级的预拌砂浆凝结时间有所延长,强度有所降低。但总体上各强度等级砂浆的各项性能均能满足现行的标准要求。制备出的各强度等级预拌砂浆总成本范围为211.22-256.44元/吨,较现在的干粉砂浆成本大幅度降低。
通过对高钙灰复合硅酸盐水泥以进一步降低预拌砂浆成本的试验研究发现,在各项性能满足标准要求的前提下,对于M10抹面砂浆,高钙灰的极限掺量为30%,M20抹面砂浆的高钙灰极限掺量为40%。经过磨细改性处理的高钙灰可进一步增大掺量,本文经过磨细处理的高钙灰极限掺量为50%时,其各项性能依然满足现行标准要求。在满足现行标准要求的前提下,采用高强度等级水泥复合高钙灰配制专用水泥,比采用低强度等级水泥配制专用水泥,成本更低。
通过对碱激发胶凝材料制备预拌砂浆的试验研究发现,碱性激发剂的掺量、水玻璃模数,水灰比,缓凝剂的选择等因素对预拌砂浆的各项性能影响较为显著。在一定模数范围内,收缩率随着模数的增大而增大;强度随着模数的增大而增大。在一定的碱激发剂掺量范围内,强度随着激发剂掺量的增大而增大。水灰比在0.40-0.45范围内变化时,强度随着水灰比的增大而减小,但影响不显著。对于碱激发胶凝材料的缓凝,本文的试验研究发现,掺2%ZnSO4的缓凝效果最好。SEM分析结果表明,掺入ZnSO4后的水化产物表面有不溶性水化产物Ca(Zn(OH)3)2·2H2O,这些不溶物覆盖在基体颗粒及水化产物表面,吸附在新相的晶胚上,降低了饱和溶液中晶胚的生成速度,阻碍了水化及浆体初始结构的发展,因此延长了砂浆的凝结时间。由于碱性激发剂与胶凝材料混合存放1周后,混合物会因化学反应而结块,因此碱激发胶凝材料尚不能用于制备预拌砂浆。
本文一系列试验结果表明,单掺硅灰、引气剂、UEA膨胀剂对瓷砖勾缝剂的泛碱改善无明显效果。复配外加剂的掺入大大改善了瓷砖勾缝剂的泛碱程度,其掺量为11%时,抗泛碱效果最佳,在易来泰实验条件下无泛碱现象产生。其中的保水组分使得勾缝剂泌水现象消失,氢氧化钙最小程度的随着水分的蒸发而迁移到试件表面。SEM分析结果显示,掺加复合型抗泛碱外加剂的水化产物中除了有C-S-H凝胶体外,还有大量的针状钙矾石晶体。MIP分析结果显示,复合外加剂K掺入勾缝剂后总孔隙率为25.01%,相对于空白组降低了40%。正是水化产物中的这些针状晶体的存在,堵塞了毛细孔道,降低了勾缝剂的孔隙率,增加了砂浆的密实度,有效的抑制了氢氧化钙的迁移引起的泛碱现象。在达到相同抗泛碱效果的情况下,每吨勾缝剂中的外加剂材料成本仅为19.45元,该复合型外加剂比国外同类产品节约成本近10倍。这对降低瓷砖勾缝剂的成本及在国内的应用有重要的意义。