粉煤灰脱硫石膏复合胶凝材料的配合比与水化

作者:山西嬴信科技有限公司发布日期:2021-03-31浏览次数:32

摘要:在活性激发剂作用下,将粉煤灰、脱硫石膏和水泥混合,制备成一种新型的复合胶凝材料,然后在优选试验基础上确定了复合胶凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下的水化过程,结果表明:粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.

关键词:粉煤灰;脱硫石膏;硫酸盐激发;水化过程


粉煤灰用于制造水泥、混凝土填料及墙体材料等,取得了很好的技术与经济效果.然而,一般而言,粉煤灰掺量越大,水泥或混凝土的早期强度越低,这与粉煤灰的早期水化活性不足有直接关系.为此研究者们纷纷致力于研究粉煤灰水化活性的激发及其对水泥、混凝土早期强度、变形性能、抗裂性能等的影响.脱硫石膏CaSO4含量较高,是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.脱硫石膏与粉煤灰、水泥优化复合,可产生交互水化作用,形成理想的三元胶凝材料体系.


在水泥中按一定比例混合双掺粉煤灰和脱硫石膏,同时辅加适量的活性激发剂,即可不经任何粉磨、烘干工序,成为一种新型的复合胶凝材料.本文在试验基础上确定了砂浆和混凝土中各胶凝组分的配合比,研究了粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆的水化过程.


1原材料


粉煤灰:平顶山姚孟电厂湿排粉煤灰(简写为WFA),其比表面积为335m2/kg,需水量比1)为98%,烧失量为2.31%,含水量为34.1%;低品质粉煤灰(简写为LFA),其比表面积为290m2/kg,需水量比为103%,烧失量为3.04%.粉煤灰化学组成见表1.




脱硫石膏(以下简称为FGD):平顶山姚孟电厂劣质石膏,其外观呈灰黄色粉状,主要成分为CaSO4·2H2O,附着水量9.89%,化学组成见表2.



水泥:湖南牛力水泥厂42.5普通硅酸盐水泥,其化学组成见表3.该水泥3d和28d实测抗折强度分别为6.0MPa和9.1MPa,实测抗压强度分别为23.7MPa和52.7MPa.



活性激发剂:CA,以市售硫酸盐、氯盐以及碱类材料按比例复配而成;生石灰(CaO),市售.减水剂:萘系高效减水剂,市售.

砂:ISO标准砂.


2胶凝组分基本配合比


2.1砂浆


为降低水泥用量,砂浆中胶凝组分以粉煤灰和脱硫石膏为主,其中粉煤灰采用技术品质达不到GB/T1596—2005《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》所规定的Ⅰ,Ⅱ级粉煤灰标准的低品质粉煤灰(LFA).胶砂试件中胶凝组分掺量见表4.

图片


图1为灰膏比(m(LFA)︰m(FGD))对胶砂试件强度的影响.

图片


由图1可见:当m(LFA)︰m(FGD)由1︰1上升至3︰2时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之上升;此后,随着灰膏比进一步上升,胶砂试件抗折和抗压强度则不断减小,即胶砂试件在mm(L(FFAG)D︰ )为 3 ︰2 时出现强度峰值.上述表明,当水泥用量为15.0%时,灰膏比佳比例为3︰2.保持m(LFA)︰m(FGD)为3︰2不变,测试水泥掺量对胶砂试件强度的影响,结果见图2.



由图2可知:(1)当水泥掺量从10%增加到20%时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之提高.(2)相比未掺水泥胶砂试件,掺水泥胶砂试件7d抗折强度增加1~4倍,28d抗折强度增加1~7倍.(3)相比未掺水泥胶砂试件,当水泥掺量为10%时,胶砂试件7d抗压强度增加4~5倍,28d抗压强度增加2~3倍;当水泥掺量为15%时,胶砂试件7d抗压强度增加5倍以上,28d抗压强度增加5~6倍;当水泥掺量为20%时,胶砂试件7d抗压强度增至18倍左右,28d抗压强度则增加6倍以上.


上述结果表明,水泥掺量是决定胶砂试件强度的关键因素.基于砂浆强度要求和大限度降低材料成本、提高利废率考虑,笔者确定砂浆中胶凝组分的基本配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,水泥掺量15%.若采用品质相对较好的粉煤灰,水泥掺量可适当减少


在大掺量粉煤灰-脱硫石膏体系中掺入适量活性激发剂,将有利于激发粉煤灰水化活性,同时降低水泥掺量、节约成本.


活性激发剂对胶砂试件强度的影响见图3.



由图3可知,外掺1.5%CA后,胶砂试件强度显著提高,其中3,7,28,60d抗折强度分别增加31.3%,21.4%,9.0%和11.4%,抗压强度相应提高78.1%,58.9%,17.4%和6.7%.同时外掺1.5%CA和5.0%CaO,胶砂试件强度(尤其是早期强度)将进一步提高.这是因为掺加活性激发剂CaO后,灰膏体系液相介质中OH-浓度增加,从而促进粉煤灰中Si—O键断裂,并尽早参与水化反应的缘故.然而CaO掺量过多,将极易出现泛霜现象.根据文献的试验结果,CaO掺量以5.0%为宜.


2.2混凝土


粉煤灰采用品质相对较好、未烘干的湿排粉煤灰(WFA).控制水固比,将湿排粉煤灰、脱硫石膏、水泥以及活性激发剂按比例混合均匀,再加入砂石、高效减水剂,制备C25~C50混凝土.胶砂试件配合比与抗压强度见表5.

图片


由表5可见,相对纯水泥胶砂试件,掺WFA+FGD胶砂试件早期抗压强度均呈现出不同程度的降低,这归因于早期水化体系中水泥用量的减少.随着龄期的发展,胶砂试件抗压强度逐渐增加,有的甚至超过纯水泥胶砂试件.当灰膏比(m(WFA)︰m(FGD))为2︰1,且WFA+FGD等量取代水泥30%时,胶砂试件早期强度下降相对较少,28,60d抗压强度达到52.3,60.1MPa,超过纯水泥胶砂试件.基于中等强度混凝土力学性能要求和提高利废率考虑,混凝土适宜配合比为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)为2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO 5.0%和CA 1.5%.值得强调的是,WFA+FGD在水胶比条件下早期活性,粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元胶凝材料体系强度发展更理想,可适当放宽WFA+FGD的掺量至40%左右.


3结论


(1)采用过去难以利用的低品质粉煤灰和脱硫石膏制备建筑砂浆,配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,LFA+FGD总掺量85%,水泥掺量15%;采用湿排粉煤灰和脱硫石膏制备C25~C50混凝土,配合比为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)=2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO5.0%和CA1.5%.


(2)粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下,粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.



关键词:

近日,绍兴市住房和城乡建设局发布了《关于民用建筑外墙外保温限制使用无机轻集料砂浆保温系统的通知》,提出:在民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温、复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术,民用建筑外墙保温系统的质量安全和使用寿命。

微信图片_20220427164640.png


关于民用建筑外墙外保温限制使用无机轻集料砂浆保温系统的通知

绍市建设〔2022〕22号

各区、县(市)建设局,上虞区建管中心,滨海新城规建局,镜湖新区开发办综合事务部:


为我市民用建筑节能工程质量安全,减少无机轻集料砂浆保温系统在建筑外墙外保温工程应用中出现的问题,推进城市建设的高质量发展,根据《建设工程质量管理条例》、《民用建筑节能条例》和《民用建筑节能质量监督管理办法》,结合我市外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统后存在的实际情况,现就进一步规范应用民用建筑外墙保温系统有关要求通知如下:


一、建设、设计、施工等单位在民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温、复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术,民用建筑外墙保温系统的质量安全和使用寿命。


二、外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的,禁止用于建筑高度大于12m的建筑外墙;建筑高度12m及以下建筑外墙采用无机轻集料砂浆外墙外保温系统时,其保温层厚度不应大于25mm并应增设构造加强措施,且保温层和找平层的总厚度不应大于45mm(含抗裂砂浆层、保温层内侧的防水砂浆层、专用界面砂浆层),装饰面禁止使用面砖粘结饰面构造。


政府投资的民用建筑项目(含性住房工程),不再使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统。


三、设计单位和节能评估机构应按照本通知要求分别开展民用建筑设计方案阶段或初步设计阶段节能设计专篇和节能评估文件(或节能登记表)的编制,明确外墙保温系统详细、完整、准确的保温构造和防火、抗裂、防渗、防脱落的安全构造措施。施工图审查机构要严格按照现行规范、标准要求,对外墙保温设计进行审查,重点审查建筑节能设计、保温系统构造、保温材料防火性能以及建筑节能说明中的性能指标。


四、建设单位应切实履行保温工程质量首要责任,加强对进入施工现场的外墙保温材料质量管控,定期抽查保温工程实体质量。施工单位应在外墙保温工程施工前,制定专项施工技术方案报建设和监理单位审批,并按审批后的方案在现场制作样板墙,经检验合格后方可进行大面积施工。监理单位应严格做好施工过程旁站监理,发现质量问题及时报告建设单位,对发现的质量问题未整改到位的,不予组织建筑节能分部工程验收。


五、质量检测机构应根据有关规范、标准严格把好保温材料和保温系统的质量检测关,并对检测结果负责。


六、各地建设工程质量安全管理部门应将外墙保温工程的质量纳入工程质量监督的重点来抓,严格按照、省、市有关规范、标准和要求进行监督抽查,对发现擅自降低标准,不按有关规范、标准和设计要求进行外墙保温系统施工的,应责令其限期整改。对于情节严重或不按要求整改的,建设工程质量安全管理部门应上报建设行政主管部门进行查处。相关单位的不良行为将计入企业信用评价。


七、民用建筑项目已通过节能审查且外墙外保温仍使用无机轻集料砂浆保温系统的(已按本通知要求设计使用的除外),鼓励建设、设计单位变更节能设计,不采取变更设计的,施工图设计单位应出具防止无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象的构造设计详图(包括分隔缝、构造线条、托架等)。


八、民用建筑外墙保温系统应严格执行《民用建筑节能条例》有关规定,在正常使用条件下,保温工程的低保修期限为5年。保温工程的保修期,自竣工验收合格之日起计算。保温工程在保修范围和保修期内发生质量问题的,施工单位应当履行保修义务,并对造成的损失承担赔偿责任。


九、本通知自2022年4月1日起施行,期间如遇或省级部门出台新的政策规定,将视情况作调整。

政策解读:

1.制定背景

(一)起草背景及必要性


外墙保温是建筑节能的重要措施,目前无机轻集料保温砂浆系统在外墙保温中应用较为广泛。但从长期实际工程实践来看,我市外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统后存在诸多问题,如无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象时有发生从而引发大量质量投诉纠纷,也给广大人民群众的生命财产安全埋下重大隐患,从而引起社会各界广泛关注。已经使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统的建筑进行外墙面改造的项目日益增多,改造价格不菲,也严重影响小区业主的生产生活。


(二)制定目的


为我市民用建筑节能工程质量安全,减少无机轻集料砂浆保温系统在建筑外墙外保温工程应用中出现的问题,推进城市建设高品质和高质量发展。


(三)文件依据


该文件依据《建设工程质量管理条例》、《民用建筑节能条例》、《民用建筑节能质量监督管理办法》、《无机轻集料砂浆保温系统应用技术规程》(DB33/1054)、《关于公布<无机轻集料砂浆保温系统应用技术研讨会纪要>的通知》(浙建推广(2018)5号)等文件是制定的主要依据。另外外省、省内外相关城市发文禁止或限制使用无机轻集料砂浆保温系统也是文件制定的重要参考。

2.政策内容

(一)主要内容


条提出了优先采用外墙保温的形式和技术。民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温,复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术。


第二条对外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的高度和厚度作出限制。外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的,禁止用于建筑高度大于12m的建筑外墙;建筑高度12m及以下使用时,其保温层厚度不应大于25mm并应增设构造加强措施,且保温层和找平层的总厚度不应大于45mm(含抗裂砂浆层、保温层内侧的防水砂浆层、专用界面砂浆层),装饰面禁止使用面砖粘结饰面构造。同时,对政府投资的民用建筑项目(含性住房工程)作出更严格的限制,不再使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统。


第三条至第五条对建设、设计、能评、图审、施工、监理、检测等单位行为作出要求。建设单位应切实履行保温工程质量首要责任,加强材料质量管控,定期抽查保温工程实体质量。设计单位和节能评估机构应分别开展民用建筑设计方案阶段或初步设计阶段节能设计专篇和节能评估文件(或节能登记表)的编制。施工图审查机构要严格按照现行规范、标准对外墙保温设计进行审查。施工单位应先制定专项施工技术方案,审批后在现场制作样板墙,合格后方可大面积施工。监理单位应做好旁站监理,发现质量问题及时报告建设单位。质量检测机构应按有关规范、标准严格把好质量检测关。


第六条对质量安全管理部门的监管工作提出了要求。将外墙保温工程质量纳入工程质量监督的重点来抓,严格执行、省、市有关规范、标准和要求进行监督抽查。对不符合要求施工的,应责令限期整改。情节严重或不按要求整改的,应上报建设行政主管部门进行查处。


第七条对仍使用无机轻集料砂浆保温系统的在建项目提出建议。对于已通过节能审查且外墙外保温仍使用无机轻集料砂浆保温系统的民用建筑项目,鼓励建设、设计单位变更节能设计。对不变更设计的,需出具防止无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象的构造设计详图(包括分隔缝、构造线条、托架等)。


第八条强调外墙保温工程的保修年限。对建设、施工单位起到宣贯作用,减轻工程质量纠纷投诉处理难度。外墙保温应严格执行《民用建筑节能条例》有关规定,正常使用条件下,保温工程的低保修期限为5年。保温工程的保修期,自竣工验收合格之日起计算。保温工程在保修范围和保修期内发生质量问题的,施工单位应当履行保修义务,并对造成的损失承担赔偿责任。


第九条明确该通知实施时间。


(二)适用范围


全市民用建筑


(三)文件期限


文件施行日期为2022年4月1日。


3.解读机关、解读人

解读机关:绍兴市住房和城乡建设局

解读单位:绍兴市建设工程质量安全管理中心

解 读 人:毛红卫/沈健

联系方式:0575-85126183


自保温砌块 自保温砌块 自保温砌块 轻质混凝土砌块 自保温砌块 轻质混凝土砌块 轻质混凝土砌块 轻质混凝土砌块 自保温砌块 自保温砌块