摘要：在活性激發劑作用下，將粉煤灰、脫硫石膏和水泥混合，制備成一種新型的復合膠凝材料，然后在優選試驗基礎上確定了復合膠凝材料的基本配合比．研究了典型配合比粉煤灰－脫硫石膏－水泥凈漿在復合激發劑作用下的水化過程，結果表明：粉煤灰早期火山灰活性顯著提高；脫硫石膏除自身析晶、具有一定的增強效應外，還是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑．粉煤灰３ｄ即開始明顯水化，脫硫石膏對粉煤灰水化活性激發效果明顯．

關鍵詞：粉煤灰；脫硫石膏；硫酸鹽激發；水化過程

粉煤灰用于制造水泥、混凝土填料及墻體材料等，取得了很好的技術與經濟效果．然而，一般而言，粉煤灰摻量越大，水泥或混凝土的早期強度越低，這與粉煤灰的早期水化活性不足有直接關系．為此研究者們紛紛致力于研究粉煤灰水化活性的激發及其對水泥、混凝土早期強度、變形性能、抗裂性能等的影響．脫硫石膏ＣａＳＯ４含量較高，是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑．脫硫石膏與粉煤灰、水泥優化復合，可產生交互水化作用，形成理想的三元膠凝材料體系．

在水泥中按一定比例混合雙摻粉煤灰和脫硫石膏，同時輔加適量的活性激發劑，即可不經任何粉磨、烘干工序，成為一種新型的復合膠凝材料．本文在試驗基礎上確定了砂漿和混凝土中各膠凝組分的配合比，研究了粉煤灰－脫硫石膏－水泥凈漿的水化過程．

１原材料

粉煤灰：平頂山姚孟電廠濕排粉煤灰（簡寫為ＷＦＡ），其比表面積為３３５ｍ２／ｋｇ，需水量比１）為９８％，燒失量為２．３１％，含水量為３４．１％；低品質粉煤灰（簡寫為ＬＦＡ），其比表面積為２９０ｍ２／ｋｇ，需水量比為１０３％，燒失量為３．０４％．粉煤灰化學組成見表１．

脫硫石膏（以下簡稱為ＦＧＤ）：平頂山姚孟電廠劣質石膏，其外觀呈灰黃色粉狀，主要成分為ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ，附著水量９．８９％，化學組成見表２．

水泥：湖南牛力水泥廠４２．５普通硅酸鹽水泥，其化學組成見表３．該水泥３ｄ和２８ｄ實測抗折強度分別為６．０ＭＰａ和９．１ＭＰａ，實測抗壓強度分別為２３．７ＭＰａ和５２．７ＭＰａ．

活性激發劑：ＣＡ，以市售硫酸鹽、氯鹽以及堿類材料按比例復配而成；生石灰（ＣａＯ），市售．減水劑：萘系高效減水劑，市售．

砂：ＩＳＯ標準砂．

２膠凝組分基本配合比

２．１砂漿

為降低水泥用量，砂漿中膠凝組分以粉煤灰和脫硫石膏為主，其中粉煤灰采用技術品質達不到ＧＢ／Ｔ１５９６—２００５《用于水泥與混凝土中的粉煤灰》所規定的Ⅰ，Ⅱ級粉煤灰標準的低品質粉煤灰（ＬＦＡ）．膠砂試件中膠凝組分摻量見表４．

圖１為灰膏比（ｍ（ＬＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ））對膠砂試件強度的影響．

由圖１可見：當ｍ（ＬＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）由１︰１上升至３︰２時，膠砂試件抗折和抗壓強度均隨之上升；此后，隨著灰膏比進一步上升，膠砂試件抗折和抗壓強度則不斷減小，即膠砂試件在ｍｍ（Ｌ（ＦＦＡＧ）Ｄ︰?。椤。场々U２　時出現強度峰值．上述表明，當水泥用量為１５．０％時，灰膏比佳比例為３︰２．保持ｍ（ＬＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）為３︰２不變，測試水泥摻量對膠砂試件強度的影響，結果見圖２．

由圖２可知：（１）當水泥摻量從１０％增加到２０％時，膠砂試件抗折和抗壓強度均隨之提高．（２）相比未摻水泥膠砂試件，摻水泥膠砂試件７ｄ抗折強度增加１～４倍，２８ｄ抗折強度增加１～７倍．（３）相比未摻水泥膠砂試件，當水泥摻量為１０％時，膠砂試件７ｄ抗壓強度增加４～５倍，２８ｄ抗壓強度增加２～３倍；當水泥摻量為１５％時，膠砂試件７ｄ抗壓強度增加５倍以上，２８ｄ抗壓強度增加５～６倍；當水泥摻量為２０％時，膠砂試件７ｄ抗壓強度增至１８倍左右，２８ｄ抗壓強度則增加６倍以上．

上述結果表明，水泥摻量是決定膠砂試件強度的關鍵因素．基于砂漿強度要求和大限度降低材料成本、提高利廢率考慮，筆者確定砂漿中膠凝組分的基本配合比為：ｍ（ＬＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）＝３︰２，水泥摻量１５％．若采用品質相對較好的粉煤灰，水泥摻量可適當減少．

在大摻量粉煤灰－脫硫石膏體系中摻入適量活性激發劑，將有利于激發粉煤灰水化活性，同時降低水泥摻量、節約成本．

活性激發劑對膠砂試件強度的影響見圖３．

由圖３可知，外摻１．５％ＣＡ后，膠砂試件強度顯著提高，其中３，７，２８，６０ｄ抗折強度分別增加３１．３％，２１．４％，９．０％和１１．４％，抗壓強度相應提高７８．１％，５８．９％，１７．４％和６．７％．同時外摻１．５％ＣＡ和５．０％ＣａＯ，膠砂試件強度（尤其是早期強度）將進一步提高．這是因為摻加活性激發劑ＣａＯ后，灰膏體系液相介質中ＯＨ－濃度增加，從而促進粉煤灰中Ｓｉ—Ｏ鍵斷裂，并盡早參與水化反應的緣故．然而ＣａＯ摻量過多，將極易出現泛霜現象．根據文獻的試驗結果，ＣａＯ摻量以５．０％為宜．

２．２混凝土

粉煤灰采用品質相對較好、未烘干的濕排粉煤灰（ＷＦＡ）．控制水固比，將濕排粉煤灰、脫硫石膏、水泥以及活性激發劑按比例混合均勻，再加入砂石、高效減水劑，制備Ｃ２５～Ｃ５０混凝土．膠砂試件配合比與抗壓強度見表５．

由表５可見，相對純水泥膠砂試件，摻ＷＦＡ＋ＦＧＤ膠砂試件早期抗壓強度均呈現出不同程度的降低，這歸因于早期水化體系中水泥用量的減少．隨著齡期的發展，膠砂試件抗壓強度逐漸增加，有的甚至超過純水泥膠砂試件．當灰膏比（ｍ（ＷＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ））為２︰１，且ＷＦＡ＋ＦＧＤ等量取代水泥３０％時，膠砂試件早期強度下降相對較少，２８，６０ｄ抗壓強度達到５２．３，６０．１ＭＰａ，超過純水泥膠砂試件．基于中等強度混凝土力學性能要求和提高利廢率考慮，混凝土適宜配合比為：ＷＦＡ＋ＦＧＤ等量取代水泥３０％，ｍ（ＷＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）為２︰１，水膠比０．３６，且外摻ＣａＯ?。担埃ズ停茫痢。保担ィ档脧娬{的是，ＷＦＡ＋ＦＧＤ在水膠比條件下早期活性，粉煤灰－脫硫石膏－水泥三元膠凝材料體系強度發展更理想，可適當放寬ＷＦＡ＋ＦＧＤ的摻量至４０％左右．

3結論

（１）采用過去難以利用的低品質粉煤灰和脫硫石膏制備建筑砂漿，配合比為：ｍ（ＬＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）＝３︰２，ＬＦＡ＋ＦＧＤ總摻量８５％，水泥摻量１５％；采用濕排粉煤灰和脫硫石膏制備Ｃ２５～Ｃ５０混凝土，配合比為：ＷＦＡ＋ＦＧＤ等量取代水泥３０％，ｍ（ＷＦＡ）︰ｍ（ＦＧＤ）＝２︰１，水膠比０．３６，且外摻ＣａＯ５．０％和ＣＡ１．５％．

（２）粉煤灰－脫硫石膏－水泥凈漿在復合激發劑作用下，粉煤灰早期火山灰活性顯著提高；脫硫石膏除自身析晶、具有一定的增強效應外，還是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑．粉煤灰３ｄ即開始明顯水化，脫硫石膏對粉煤灰水化活性激發效果明顯．