预拌砂浆生产原料及选用(3)

异。

人工砂的质量在很大程度上取决于加工人工砂的机械设备，此外还与原材料和制造工艺等密不可分。在设备方面，制砂机按照破碎原理分为颚式、圆锥式、旋回式、捶式、旋盘式、反击式、对辊式和冲击式等，导致最终产品颗粒形状的优劣排序为：棒磨式、锤式和冲击式等优于反击式、圆锥式和旋盘式，颚式、辊式和旋回式最差， 但前者制造成本较高。在我国水电建设中，生产人工砂通常采用国产棒磨机加工，再通过洗砂机脱水而得。每生产1m3的砂需水4m3，产量一般较小。有些工程单位采用螺旋洗砂机， 细砂流失严重，有的高达30%～35%。为了弥补这一损失，改善砂的级配，只得再设一套细砂回收设施。国内一些小规模工地常用锤式破碎机，锤式破碎机有生产率高、破碎比大、构造简单、便于维护等优点，但也存在锤头、篦头、衬板、转子圆盘磨损较快等缺点，如制砂母岩较坚硬，则砂料粒度级配难以控制，从而影响混凝土质量的均匀性。另外，也有用反击式破碎机和小型颚式破碎机或其他破碎机制砂的。但许多专业人士认为建设工地或专业生产人工砂的石料厂选择棒磨机为宜。因为棒磨机的生产过程是利用筒体内棒与棒之间的线接触进行的，棒对石料的粉磨有选择性，先磨大块石料，然后逐步将石料按粒度的大小依次粉磨，过磨现象少，同时棒磨机制砂可以通过多种参数进行质量控制，产品质量较为稳定，且砂料颗粒粒形较好。

人工砂与河砂相比，由于有一定数量的石粉，使得人工砂砂浆的和易性得到改善，在一定程度上可改善砂浆的保水性、泌水性、黏聚性，还可以提高砂浆强度。有关专家认为： 由石灰石破碎而成的人工砂，其成分是碳酸钙，处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应，而天然山砂成分中二氧化硅含量高，不能发生类似反应；且人工砂质地坚硬，有新鲜界面，表面能高；人工砂表面粗糙、棱角多，有助于提高界面的粘结。鞠丽艳等人认为：0.08㎜以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙。周明凯等人的研究认为：石粉对水泥具有增强作用，认为石粉在水泥水化反应中起晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶， 加速水泥水化并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化。但李兴贵认为：当石粉含量增大到21％以上时，由于石粉含量太高，颗粒级配不合理，使混凝土密实性降低，和易性变差；粗颗粒偏少，减弱了骨架作用；非活性石粉不具有水化及胶结作用，在水泥含量不变时，过多的石粉使水泥浆强度降低，并使混凝土强度减小。在选用上以天然砂为标准，并进行砂浆的各种性能测试，以达到满足施工要求和质量保证。

2.2.3 轻集料

轻集料是堆积密度小于1200kg/m3的天然或人工多孔轻质集料的总称。轻集料按原材料

来源可分为天然轻集料、人造轻集料和工业废料轻集料，见表2-5。

表2-5 轻集料按材料来源分类

类别 天然轻集料 原材料来源 火山爆发或生物沉积形成的天然多孔岩石 以黏土、页岩、板岩或某些有机材料为原材料加工而成的多孔材料 以粉煤灰、矿渣、煤矸石等工业废渣加工而成的多孔材料 主要品种 浮石、火山渣、多孔凝灰岩、珊瑚岩、钙质贝壳岩等及其轻砂 页岩陶粒、黏土陶粒、膨胀珍珠岩、沸石岩轻集料、聚苯乙烯泡沫轻集料、超轻陶粒等 粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠、自燃煤矸石、煤渣及轻砂 人造轻集料 工业废料轻集料 下面简要介绍市场上常见的几种轻集料

(1) 膨胀珍珠岩

珍珠岩是在酸性熔岩喷出地表时，由于与空气温度相差悬殊，岩浆骤冷而具有很大黏度，使大量水蒸气未能逸散而存于玻璃质中。焙烧时，珍珠岩突然升温达到软化点温度，玻璃质结构内的水汽化，产生很大压力，使黏稠的玻璃质体积迅速膨胀，当它冷却到其软化点以下时，便凝成具有孔径不等、空腔的蜂窝状物质，即膨胀珍珠岩。

膨胀珍珠岩颗粒内部呈蜂窝结构，具有质轻、绝缘、吸声、无毒、无味、不燃烧、耐腐蚀等特点。除直接作为绝热、吸声材料外，还可以配制轻质保温砂浆、轻质混凝土及其制品等。膨胀珍珠岩一般分为两类：粒径小于2.5mm的称为膨胀珍珠砂；粒径为2.5~30mm的称为膨胀珍珠岩碎石，习惯上统称为膨胀珍珠岩。

膨胀珍珠岩砂也称为膨胀珍珠岩粉或珠光砂，是珍珠岩等矿石经破碎、预热，在900~1250℃下急速受热膨胀而制得。其粒径小于2.5mm，堆积密度约40~150kg/m3时，常温热导率为0.03~0.05W/（m·k），使用温度为200~800℃。

膨胀珍珠岩碎石又称大颗粒膨胀珍珠岩，是珍珠岩等矿石经破碎、预热处理后，在1300~ 1450℃高温下焙烧而成的一种轻集料。其粒径为2.5 ~30mm，堆积密度250 ~600kg/ m3，热导率为0.05~0.10 W/(m·k）。

但由于大多数膨胀珍珠岩含硅量高（通常超过70%，多孔并具有吸附性，对隔热保温极为不利，特别是在潮湿的地方，膨胀珍珠岩制品容易吸水致使其热导率急剧增大，高温时水分又易蒸发，带走大量的热，从而失去保温隔热性能。因此，需采取一些措施降低其吸水率，提高保温隔热性能。

(2) 膨胀蛭石

蛭石是由黑云母、金云母、绿泥石等矿物风化或热液蚀变而来的，自然界很少产出纯的蛭石，而工业上使用的主要是由蛭石和黑云母、金云母形成的规则或不规则层间矿物，称之为工业蛭石。膨胀蛭石是将蛭石破碎、筛分、烘干后，在800 ~1100℃的温度下焙烧膨胀而

成。产品粒径一般为0.3~25mm，堆积密度约80~200 kg/m3，热导率为0.04~0.07 W/（m·k），化学性质较稳定，具有一定机械强度。最高使用温度达1100℃。

蛭石被急剧加热煅烧时，层间的自由水将迅速汽化，在蛭石的鱗片层间产生大量蒸汽。急剧增大的蒸汽压力迫使蛭石在垂直解理层方向产生急剧膨胀。在850~1000℃的温度煅烧时，其颗粒单片体积能膨胀20多倍，许多颗粒的总体积膨胀5~7倍。膨胀后的蛭石中细薄的叠片构成许多间隔层，层间充满空气，因而具有很小的密度和热导率，成为一种良好的保温隔热和吸声材料。

同膨胀珍珠岩一样，采用膨胀蛭石制作保温砂浆时由于其吸水率高造成水分不易挥发，容易引起涂层鼓泡开裂和保温性能的下降。

(3) 玻化微珠

一种无机玻璃质矿物材料，经过特殊生产工艺技术加工而成，呈不规则球状体颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等传统轻质集料在保温材料中使用。

(4) 膨胀聚苯乙烯（EPS)泡沫颗粒

新发的聚苯乙烯泡沫颗粒或将膨胀聚苯乙烯泡沫塑料生产厂的边角废料或通过其他渠道收集的膨胀聚苯乙烯泡沫废料进行减容破碎、清洗、分选、造粒等'，制成EPS破碎料，可以作为轻质集枓与水泥、其他填料和添加剂混合制备轻质保温砂浆。

2.3 矿物掺合料

2.3.1 石灰石粉

利用水泥厂磨机制备的石灰石粉，其比表面积一般在300m/kg。参照日本石灰石粉应用技术委员会提出的质量标准，制定如下的干拌砂浆用石灰石粉质量标准，见表2-6。

表2-6 石灰石粉的质量标准

项 目 比表面积（m/kg) 碳酸钙含量（%) 氧化镁含量（%) 22

要 求 ≥250 ≥90 ≤5.0 项 目 三氧化硫含量（%) 水分含量（%) 要 求 ≤0.5 ≤1.0 重质碳酸钙，简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于重质碳酸钙的沉降体积(1.1~1.4mL/g)比轻质碳酸钙(2.4~2.8mL/g)的小，所以称之为重质碳酸钙。

根据粒径的大小，可以将重质碳酸钙分为单飞粉(95%通过0.745mm筛)、双飞粉(99%通过0.045mm筛)、三飞粉(99.5%通过0.045mm筛)、四飞粉(99.95%通过0.037mm筛)和重质微细碳酸钙(过0.018mm筛)。

根据重质碳酸钙生产方法的不同，可以将重质碳酸钙分为干磨石粉和湿磨石粉。重质碳酸钙制造方法分干法和湿法。前者将方解石等天然矿石经开采、选矿、除渣等预处理后，粗碎、细磨、分级等制取重质碳酸钙产品。干法生产最小粒径可达3μm。如果产品粒径小于3μm，干法生产在技术上可行，经济上则不可行。该法生产过程中无提纯过程， 因此矿石的品位至关重要，必须选择铅、锰、硅、铁含量低的方解石等高纯、高白度的矿石为原料。湿法是在干法粗碎后，加水及有关助剂后在研磨器中混合研磨，根据要求不同，逐级研磨、浮选等除去矿石中杂质，磨细粒度，提高纯度和白度，制成浆状或膏状产品，也可经分离、干燥制取粉状产品。

重质碳酸钙颗粒性质不规则，且表面粗槌，粒径分布较宽，粒径较大，平均粒度一般为5~10μm，颜色随原料不同而变化，晶体结构与原料中碳酸钙的晶体结构相同。

轻质碳酸钙，又称沉淀碳酸钙，是用化学加工方法制得的。由于轻质碳酸钙的沉降体积比重质碳酸钙的大，所以称之为轻质碳酸钙。

根据碳酸钙晶粒形状的不同，可将轻质碳酸钙分为纺捶形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙，这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。

轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为：微粒碳酸钙(>5μm)微粉碳酸钙 (1~5μm)、微细碳酸钙(0.1~1μm)、超细碳酸钙(0.02~0.1μm)、超微细碳酸钙(<0.02μm)。

轻质碳酸钙的粉体特点：①颗粒形状规则，可视为单分散粉体，但可以是多种形状；②粒度分布较窄；③粒径小，平均粒径为1~3μm。

从价格上看，石灰石粉的价格最低，重质碳酸钙的价格次之，轻质碳酸钙的价格最高。粉体的细度越细，则价格越高。因此，需根据干拌砂浆的品种来选择适当的种类和细度。

2.3.2 粉煤灰

粉煤灰是以燃煤发电的火力发电厂排出的废渣。煤粉在高温悬浮的燃烧过程中，其所含的黏土质矿物熔融并形成液滴，在排出炉外时经过急速冷却，即成为粒径为1~50μm的细球

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