【砂浆功夫】再生微粉在抹灰石膏中的应用

引言随着天然砂、石矿资源的日益枯竭，建筑再生骨料被大量应用。再生骨料在生产过程中会产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过程中通过收尘器或选粉机收集而成的。因收尘、选粉设备及生产工艺不同，所产生的再生微粉细度也各异，通常粒径在150μm以下，其活性指数在50%左右。根据JG/T573—2020《混凝土和砂浆用再生微粉》要求，再生微粉细度要求在75μm以下，活性指数要求≥60%。因此，通过一般再生骨料生产工艺产生的再生微粉其活性指标不能满足混凝土和砂浆矿物掺和料的要求，同时再生微粉用在水泥基产品中会增大收缩率指标，其掺量也受限。这也导致目前大量的生产再生骨料企业因其副产再生微粉无法利用导致产能受限，成本增加。而抹灰石膏所使用的胶凝材料为建筑石膏，建筑石膏凝结后生成相互交叉的网状晶体，交叉晶体内部含部分微细空隙。通常抹灰石膏配方中会采用重钙粉作为填料，以填补该部分空隙，而目前重钙粉价格也居高不下。采用再生微粉生产抹灰石膏不但能起填料作用，还能利用其活性指数在碱激发条件下提高抹灰石膏的强度及软化系数。由于建筑石膏凝结后具有微膨胀性能，因此再生微粉在抹灰石膏中的掺量可以大幅提高。

本文对再生微粉在碱激发条件下用于抹灰石膏的性能进行验证，和以重钙粉作为填料的抹灰石膏进行性能对比，以验证再生微粉用于抹灰石膏的可行性。1、原材料和基础配比

1.1试验原材料

建筑石膏来自宁波益森新型建材有限公司，建筑石膏为脱硫石膏煅烧后的β半水石膏。再生微粉来自浙江益森科技股份有限公司，属于再生骨料加工时通过收尘设备收集而来的再生微粉，平均粒径在40μm左右。粉煤灰取自宁波北仑电厂。重钙粉为浙江长兴某企业市售产品，细度为200目。再生微粉与其他掺合料的化学组成见表1。表1

再生微粉与其他掺合料的化学组成

再生微粉和粉煤灰的理化性能见表2。表2

再生微粉与粉煤灰主要物理性能对比

1.2基础配比

表1为再生微粉、粉煤灰、重钙粉成分分析对比。从表1数据可以看出，再生微粉成分接近于粉煤灰，其主要成分为具有潜在活性的SiO2和Al2O3，重钙粉主要成分为CaO。张方[1]认为再生微粉通过碱激发后可以释放出活性SiO2和Al2O3粉并与Ca(OH)2发生二次反应，生成强度更高的C-S-H凝胶和钙矾石。

本试验中L1是以重钙粉作为填料的对比基准配方，L2中以再生微粉作为填料，L3、L4配比中均采用再生微粉作为填料，另外添加适量Ca(OH)2为再生微粉的碱激发掺和料。本试验主要目的是验证再生微粉在抹灰石膏中的活性作用，因此简化了氢氧化钙掺量变化试验，只在L4中增加了氢氧化钙的掺量来进行验证，具体配合比见表3。表3

抹灰石膏配比

2、结果与分析

2.1试验结果

每个配比各做了2组试块，除软化系数指标按浙江省地方标准DB33/T1159—2018《抹灰石膏应用技术规程》要求进行试验，其余指标均参照国家标准GB/T28627—2012《抹灰石膏》的要求进行试验和养护。考虑到再生微粉碱激发后出现强度的时间会滞后于建筑石膏，因此软化系数指标增加了28d软化系数测试要求，抗折、抗压强度中增加了14d和28d的强度测试，试验结果见表4。表4

抗折、抗压强度与软化系数测试结果

2.2数据分析

2.2.1抗折强度分析

如图1所示，L1的7d抗折强度为3.2MPa，14d和28d的抗折强度分别为3.3、3.5MPa。L2配方中三个龄期的抗折强度分别为3.1、3.4、3.6MPa，其发展规律和L1相同，L1、L2的抗折强度随着养护龄期的增长而缓慢增长，但总体变化不大。说明L1中的重钙粉和L2中的未掺激发剂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与28d的抗折强度则明显增长。主要原因是再生微粉在碱激发的作用下活性效应发展缓慢，前期抗折强度接近是因为4个配方中建筑石膏用量相同，其抗折强度主要来源于建筑石膏。而随着养护龄期的增加，L3和L4中再生微粉在碱激发条件下，释放出活性组分和建筑石膏相互作用而使强度提高。

图1

不同配比的抗折强度2.2.2抗压强度分析

由图2可以看出，L1、L2的抗压强度随着龄期的增长而缓慢增长，但总体变化不大。L3、L4中7d抗压强度和L1、L2基本相同，而14d与28d的抗压强度显著提高，再生微粉活性指数的发展也随着龄期的增加而增加，其规律和图1中的抗折关系相对应。L2、L3的不同龄期抗压强度曲线几乎平行，但L3抗压强度要稍低于L2，可能和氢氧化钙掺量有关，其对应关系需重新试验确认，本文不做探究。

图2

不同配比的抗压强度2.2.3软化系数分析

如表4数据所示，L1、L2的7d软化系数和28d软化系数基本无变化，符合建筑石膏软化特性。建筑石膏吸水率高、软化系数低，软化系数一般在0.36左右[2]。

L3和L4初始软化系数和L1、L2接近，和抗折、抗压试验结果相对应，L3和L4的28d软化系数明显提高。再生微粉活性效应在7d内对抹灰石膏软化系数没有帮助，随着龄期的增加，软化系数持续提高。杨磊等[3]认为粉煤灰、水泥、复合激发剂和脱硫建筑石膏相互作用下可以生成C-S-H凝胶和钙矾石晶相，使建筑石膏抗压软化系数提高。3、结论

（1）再生微粉在未掺加碱激发材料时没有产生活性效应，抹灰石膏力学及软化系数指标均未提高。当加入碱激发材料后，抹灰石膏强度指标及软化系数均有所提高。说明具有一定活性的再生微粉在石膏体系中可以辅助提高石膏产品的性能。由于脱硫建筑石膏的pH值在6左右，在脱硫建筑石膏体系中加入适量的碱激发材料可使产品pH值在7~9。常用的外加剂在碱性环境下溶解度更好，因此，抹灰石膏中添加适量的碱激发材料对石膏体系无不利影响。

（2）再生微粉在掺加碱激发材料后活性指数在7d时未见明显提升，14d后开始有明显提