机制砂石粉在干粉砂浆中的应用

黄振兴 夏明龙 诸葛诚炜

（温州吉邦科技有限公司 325000）

【摘要】 作者通过大量实验，研究了在机制砂生产过程中产生的石粉的活性；用石粉取代传统干粉抹灰砂浆配合比中50%的粉煤灰和完全取代粉煤灰后各项性能指标、强度及施工性能；传统干粉抹灰砂浆配合比的各项性能指标、强度及施工性能。通过对比，指出机制砂生产过程中产生的石粉可以完全取代传统干粉抹灰砂浆配合比中的粉煤灰，取代后对干粉砂浆质量不仅没有任何影响，而且质量还有所提高，同时可以给干粉砂浆生产企业带来巨大的经济效益。

【关键词】干粉砂浆 石粉 粉煤灰 活性 性能指标 质量 强度 施工性能经济效益

0、 前言

国家基础建设和房地产行业的迅猛发展，使得作为建筑主材的砂需求量十分巨大，在利益的驱使下河砂资源遭到过度开采，导致了河砂资源逐渐枯竭；同时河砂的过度开采破坏了河流生态环境，并带来了巨大安全隐患。为了保护生态环境，各地政府大部分已经出台了禁止开采河砂的政策，同时由于资源的枯竭，河砂供应量急剧下降，价格飞涨，使用河砂的企业已经不堪重负，这些用砂企业已经纷纷把目光转向机制砂。例如，干粉砂浆生产企业，以前都用河砂，现在河砂资源很少，价格昂贵；而且为了保护环境河砂烘干不允许使用煤炭为燃料，只能使用油和天然气，大幅提高了烘干成本；如果再用河砂，必然会因为买不到砂而停产，或生产成本太高，导致亏损。因此，为了生存无论是老厂还是新建的干粉砂浆公司，都纷纷改用机制砂。

然而，在机制砂生产和使用过程中，又出现了一个令人头疼的问题，就是机制砂生产过程中会产生大量石粉，数量高达20%左右，也就是说每生产1吨机制砂，就会产生200多公斤石粉。如果这些石粉不能有效利用，必然会使干粉砂浆成本大幅增加；或因石粉仓装满后，机制砂无法生产；或因为石粉随意排放而造成环境污染。

传统的干粉砂浆配合比胶凝材料主要是水泥和粉煤灰，如果石粉能代替粉煤灰，那么问题就迎刃而解了，不仅可以解决石粉使用问题，还可以大幅降低成本。为此，我公司技术部门进行了石粉取代粉煤灰的专题研究。

1、 粉煤灰和石粉活性的对比试验

在习惯思维上一般认为：“石粉是惰性材料，是没有活性的”，那么石粉究竟有没有活性，能否取代粉煤灰呢？我公司在这个专题研究开始前，首先做了石粉和粉煤灰的活性试验，以便在理论上探讨石粉是否可以取代粉煤灰、以及根据活性数据从理论上计算如何取代粉煤灰？

1.1 试验方案及试验数据

参照国标《水泥胶砂强度检验方法》测试粉煤灰活性和石粉活性，具体试验方案如下：

风选出来的石粉，我们先过了0.075mm筛，筛余51%，也就是说风选出来的石粉49%是纯石粉、51%是特细砂。在习惯思维上一般认为：“石粉是惰性材料，是没有活性的，特细砂更没有活性”。为了探究石粉究竟有没有活性，我们参照粉煤灰活性试验方法，分别做了粉煤灰的活性，风选出来的石粉活性，以及过0.075mm筛纯石粉活性，具体数据如下（见表一）：

首先，试验数据令我们非常欣喜，数据表明石粉是有活性的，而且活性仅略低于粉煤灰活性10%左右，这就说明用石粉代替粉煤灰是可行的。其次，令我们感到意外的是，风选出来的石粉活性，虽然在早期（7天）时，低于过0.075mm筛纯石粉活性；但是到28天龄期，风选出来的石粉活性居然高于过0.075mm筛纯石粉活性。查了许多相关资料，及经过仔细分析后，我们了解、并认识到，出现这样情况的机理是，风选出来的石粉含有50%左右的特细砂，这些特细砂填充到砂浆的孔隙中，使砂浆更加密实了；同时这些特细砂和石粉在水泥水化中充当了晶核，有效的分散了水泥颗粒，把原本充当晶核的、不能水化的水泥颗粒替换出来，使参与水化的水泥颗粒大幅增加，这样就促进了水泥的水化，也就是业内所说的其具有活化能，也就有了活性。

1.2 试验结论

通过上述实验数据及分析，由于风选出来的石粉，28活性达到了61%，而粉煤灰的28天活性是73%，石粉活性仅略低于粉煤灰；因此在理论上，直接用风选出来的石粉取代粉煤灰是有可能的，这为我们的试验提供了理论基础。

2 试验用原材料：列出原材料检测数据

2.1、水泥

水泥使用PO42.5普通硅酸盐水泥，强度检测数据见表一。

2.2、粉煤灰

粉煤灰使用Ⅱ级粉煤灰，活性检测数据见表一。

2.3、石粉

石粉使用生产机制砂时风选出来的石粉，活性检测数据见表一。

2.4、机制砂

机制砂选用我公司生产的1.18mm以下细砂和1.18mm以上、2.0mm以下粗砂，筛分数据见表二、表三。

2.5 功能性添加剂

各种改善砂浆性能的外加剂。

3 试验方案和试验数据

3.1 试验方案

使用相同配合比，水泥、粗砂、细砂、功能性外加剂等原材料都相同，掺合料分别全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉三种方式，试拌抹灰系列DPM5、DPM10、DPM15、DPM20砂浆配合比，检测湿密度、含气量保水率和强度等各项技术指标，分析全用粉煤灰、用一半粉煤灰和一半石粉、全用石粉后对同一配合比砂浆各项技术指标的影响，以判断用石粉取代粉煤灰的可行性。

3.2 试验数据

3.2.1 湿密度

（1） 湿密度检测数据（见表四）

（3） 结论

由表四和图一可以直观的看出，掺加石粉对砂浆的湿密度几乎没有太大影响，只是全用石粉砂浆的湿密度略高。

3.1.1 含气量

（1） 含气量检测数据（见表五）

（1） 结论

由表五和图二可以直观的看出，掺加石粉对砂浆的含气量几乎没有太大影响，只是全用石粉砂浆的含气量略低。

3.1.1 保水率

（1）保水率检测数据（见表六）

(3) 结论

由表六和图三可以直观的看出，掺加石粉对砂浆的保水率几乎没有太大影响，只是全用石粉砂浆的保水率略低。

3.1.1 砂浆工作性

（1） 砂浆工作性见表七

（1） 结论

由表七和图四可以直观的看出，掺加石粉对砂浆的工作性没有任何影响。

3.1.1 砂浆的强度

（1） 砂浆7天、14天、28天强度数据（见表八、表九、表十）

（3） 结论

从砂浆分别用石粉100%取代粉煤灰、石粉取代50%粉煤灰和全用粉煤灰的各个龄期、各个强度等级的强度分析，掺加石粉对砂浆强度几乎没有影响（个别有实验误差的数据除外）。

4、 经济效益

粉煤灰是火力发电厂通过静电除尘获得的，受近年来随着环保力度的增强，各地的火力发电厂不断关停、逐年减少，使得粉煤灰产量下降，价格逐年上涨。而石粉作为机制砂的副产品，产出稳定，产量巨大，价格与粉煤灰相比相对低廉。使用石粉来取代粉煤灰不仅可以降低原材料成本，而且产量稳定便于长期大量进货，可谓一举两得。

目前机制砂石粉价格是100元/吨，而干粉砂浆中常用的Ⅱ级粉煤灰现在市场价已经突破200元/吨，以平均每吨砂浆用100公斤粉煤灰计算，如果用机制砂石粉完全取代粉煤灰，每吨砂浆可以降低成本10元；如果公司年产量为20万吨，那么完全使用石粉每年可以给企业额外带来200万元收益，非常可观。

5、 石粉使用事项

5.1 不同石材在生产机制砂过程中产生的石粉量不同，实际生产时要实时检测机制砂筛分数据，根据机制砂实际含粉量（0.075和筛底筛余百分数），来调整实际生产配合比，使实际生产配合比与试验配合比保持一致。

5.2 机制砂石粉仓中石粉数量的多少会影响到机制砂的含粉量，当机制砂石粉仓中石粉数量超过仓容三分之二时，石粉被风选到石粉仓中会越来越困难，就会造成机制砂石粉含量越来越高，这时也要根据制砂实际含粉量（0.075和筛底筛余百分数），来调整实际生产配合比，使实际生产配合比与试验配合比保持一致。

5.3 制砂机选粉的风量与机制砂含粉量密切相关，要根据实测机制砂的含粉量，来及时调整选粉风量，尽量保持机制砂含粉量恒定，以便控制砂浆质量。

5.4 用石粉代替粉煤灰要经过大量试验，找到准确的配合比例，以及适宜的改善砂浆性能的外加剂，这样才能更好的使用石粉，才能控制好砂浆质量。

5.5 使用石粉的干粉砂浆，比以前使用粉煤灰的干粉砂浆要干的快，要及时通知施工单位改变工法，适应全用石粉的砂浆的性能，以保证工厂质量。

5.6 在夏季温度较高时，要适当多用纤维素醚；当在冬季气温较低时，要适当少用纤维素醚；根据气温的变化及时调整功能性外加剂用量，以便使砂浆始终能保持优良的工作性能。

5.7 工人在施工过程中，要根据使用石粉的砂浆的性能，掌握好搓毛时间，防止搓毛时间掌握不好，而导致墙面出现横向裂纹。

6、 结论

从上述详尽的试验数据可以看出，在干粉砂浆中石粉可以完全取代粉煤灰，取代后对砂浆的湿密度、含气量、保水率、强度和工作性等重要技术指标几乎没有什么影响；同时石粉的粘性高于粉煤灰，使得砂浆与墙体的粘结力更强，不容易空鼓；并且由于石粉中含有的细砂填充了砂浆的空隙，从而提高了砂浆的品质；石粉的晶核效应使得水泥能充分水化，大大提高了砂浆的活化能；石粉的粘性还增加了砂浆的抗裂能力，使得砂浆不容易开裂。通过三个多月在工地大规模的使用，没有出现砂浆常见空鼓、开裂、脱落等通病，施工性能优良，受到了一线工人的认可和欢迎；砂浆在工地实际检测也全部合格。

用石粉完全取代粉煤灰不仅对砂浆各项性能没有什么影响，而且还能消耗掉石粉，避免污染环境，同时还能给企业带来可观的经济效益。