葉雅意，孫林柱，楊芳

（1.安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001；2.溫州大學建筑工程學院，浙江 溫州 325001）

基于葉蠟石的建筑砂漿相關性能研究

葉雅意1，孫林柱2，楊芳2

（1.安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001；2.溫州大學建筑工程學院，浙江 溫州 325001）

我國葉蠟石資源豐富但利用率低，將葉蠟石替代水泥進行建筑砂漿試驗，共設計了23組試件，進行強度和導熱系數(shù)試驗。結果表明，葉蠟石替代水泥對砂漿的性能有不同程度的影響，當葉蠟石摻量較低時，砂漿的強度基本不降低，當葉蠟石摻量較高時，砂漿的強度有不同程度的下降，研究結果為葉蠟石在砂漿中的應用提供理論參考。

葉蠟石；干粉砂漿；保溫砂漿；性能

0 前言

葉蠟石是含水鋁硅酸鹽，主要由石英、高嶺石、絹云母組成，屬黏土礦物，質地細膩，密度為2.65～2.90 g/cm3。我國是葉蠟石礦產資源生產的第三大國，大多分布在沿海地區(qū)，浙江省排名第二。葉蠟石有硬度小、易破碎、化學穩(wěn)定性好、耐火性好、表面有花紋等性質，常被用于人工合成金剛石、制成填料、生產玻璃纖維、制作陶瓷、生產白水泥等。

孔德玉和陸厚根[1]研究了超細粉葉蠟石的研磨，激烈的機械力增強了晶體斷面的活性；李啟泉等[2]研究發(fā)現(xiàn)，葉蠟石在高溫高壓的環(huán)境下流動不均勻會導致合成金剛石的頂錘破裂；張巍和戴文勇[3]研究了焦寶石顆粒及細粉、氯酸鈣水泥，發(fā)現(xiàn)葉蠟石含量增加，焦寶石基噴涂料的抗折強度和抗壓強度都會相應降低；羅旭東等[4]研究了葉蠟石對合成堇青石的影響；李通進和王公善[5]研究了偶聯(lián)劑對葉蠟石研磨的影響，發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑同時有助磨和改性的效果；Temuujin等[6]研究發(fā)現(xiàn)，可以通過磨碎葉蠟石破壞其結構來提高葉蠟石的浸取行為，但長時間破碎又不增加孔隙率，從而減小浸取的速率；Dryzek等[7]通過熱處理天然葉蠟石進行正電子湮沒實驗；黃志強等[8]研究了不同化學方法對葉蠟石浮選行為的影響和對應的作用機理；Gal'perina和Tarantul[9]研究葉蠟石礦的一些性能用于內墻裝飾瓷磚；龍辰[10]通過研究發(fā)現(xiàn)，煅燒葉蠟石摻入水泥中，在800～900℃內，7 d抗壓強度是空白水泥試樣的2.36倍，28 d強度提高幅度可以達到6%～46.6%，7 d體積電阻率是空白水泥試樣的4倍。

目前，葉蠟石的研究和應用主要集中在化學、物理方面，在建筑中研究和應用很少。我國是世界上葉蠟石礦儲量最豐富的國家之一，針對我國特定區(qū)域葉蠟石的分布，通過葉蠟石替代水泥膠砂試驗、葉蠟石干粉砂漿試驗、葉蠟石保溫砂漿試驗，研究葉蠟石在建筑材料應用的可行性以及摻量對材料性能的影響，所取得的研究成果將為葉蠟石在建筑材料中的應用提供理論指導。

1 試驗

1.1 原材料

（1）水泥：樂清海螺水泥有限責任公司生產的P·O42.5水泥，主要性能指標見表1。

表1 水泥的主要性能指標

（2）粉煤灰：Ⅲ級，浙江天達環(huán)保股份有限公司樂清分公司生產，細度29.2%，需水量比95%，28 d、56 d活性指數(shù)分別為74%、72%，主要化學成分見表2。

（3）葉蠟石：浙江皓翔礦業(yè)有限公司生產，本試驗采用2種葉蠟石，即普通葉蠟石和煅燒葉蠟石，普通葉蠟石細度為350目，其化學成分如表2所示；煅燒葉蠟石是對普通葉蠟石進行煅燒而成，燒失量為2.5%～3.0%，白度為62%～76%。

表2 粉煤灰和葉蠟石化學成分%

（4）砂：普通河砂，細度模數(shù)2.6，連續(xù)級配，堆積密度1600 kg/m3，表觀密度2600 kg/m3。

（5）纖維素醚：采用羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），白色粉末，無臭，黏度200 Pa·s，堆積密度250～700 kg/m3，相對密度1.26～1.31。

（6）PP纖維：聚丙烯單絲纖維，泰安現(xiàn)代塑料有限公司生產，長度6 mm，密度900～920 kg/m3，熔點165～173℃。

（7）玻化微珠：干密度80～120 kg/m3，筒壓強度150～160 kPa，導熱系數(shù)0.048 W/（m·K），體積吸水率45%，表面?；]孔率80%。

1.2 配合比設計

葉蠟石替代水泥膠砂試驗設計了7組配合比，研究了葉蠟石替代水泥對砂漿抗折、抗壓強度的影響。葉蠟石干粉砂漿試驗設計了9組配合比，研究了粉煤灰替代水泥，同時葉蠟石替代粉煤灰對砂漿抗壓強度的影響。葉蠟石保溫砂漿試驗設計了7組配合比，研究了粉煤灰替代水泥，同時葉蠟石替代粉煤灰對砂漿抗壓強度、導熱系數(shù)的影響。試驗配合比設計如表3～表5所示。基準配合比為BZ-1、BZ-2、BZ-3，不含葉蠟石，普通葉蠟石和煅燒葉蠟石分別用PY、DY表示。

表3 葉蠟石替代水泥膠砂試驗配合比設計

表4 葉蠟石干粉砂漿試驗配合比設計

表5 葉蠟石保溫砂漿試驗配合比設計

1.3 試件制作、測試及計算

葉蠟石替代水泥膠砂試驗采用40 mm×40 mm×160 mm試模。按照GBT 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》進行測試，用DKZ-5000電動抗折試驗機測試試件的抗折強度，速率為（50±10）N/s，用NYL-300指針式水泥壓力機分別測試試件的7 d、28 d、60 d抗壓強度，加載速度為（2400± 200）N/s。

葉蠟石干粉砂漿試驗采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm試模。按照JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行測試，采用NYL-300指針式水泥壓力機分別測試試件的7 d、28 d、60 d抗壓強度，加載速度為（550±200）N/s，保持勻速加載直到試件破壞。

葉蠟石保溫砂漿試驗采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm試模。強度測試與葉蠟石干粉砂漿試驗相同。導熱系數(shù)測試采用300 mm×300 mm×30 mm的鐵箍，上下面用玻璃壓實。拆模后試件用電熱鼓風干燥箱烘干，用導熱系數(shù)測定儀測試其導熱系數(shù)。

2 試驗結果及分析

2.1 葉蠟石替代水泥膠砂試驗結果及分析（見表6）

表6 葉蠟石替代水泥膠砂的強度

由表6可見：

（1）對于普通葉蠟石來說，隨著葉蠟石替代量的增加，水泥膠砂的抗折強度降低；但替代量為10%～15%時，膠砂的抗折強度變化較??；摻入普通葉蠟石能較大幅度提高水泥膠砂28 d到60 d的后期抗折強度增長率，最多能提高基準組的2倍。隨著葉蠟石替代量增加，水泥膠砂的抗壓強度基本呈等比例關系降低；摻入普通葉蠟石對水泥砂漿7 d到28 d早期以及28 d到60 d后期抗壓強度增長率無影響。這表明，由于普通葉蠟石粉未經過高溫煅燒等活化激化措施，活性較低，摻入替代水泥，對砂漿的抗折強度和抗壓強度影響較大，且替代量越大，強度降低越多；摻入葉蠟石對砂漿的抗壓強度增長率無影響，但能提高后期抗折強度增長率。

（2）對于煅燒葉蠟石來說，摻入葉蠟石降低了膠砂的早期抗折強度，但提高后期抗折強度；隨著葉蠟石替代量的增加，膠砂的抗折強度降低。葉蠟石替代量為5%時效果最明顯，與基準組相比，7 d、28 d抗折強度降低率在2%以內，60 d抗折強度提高了5.3%。摻入煅燒葉蠟石能提高砂漿的抗折強度增長率，且隨著替代量的增加而增大，替代量為15%時抗折強度增長率較基準組提高了2倍。煅燒葉蠟石替代水泥能提高砂漿的后期抗壓強度，抗壓強度隨著替代量增加而降低；60 d后抗壓強度與煅燒葉蠟石替代量關系不大。替代量為5%時效果最佳，與基準組相比，28 d、60 d的抗壓強度均提高5%以上。摻入煅燒葉蠟石能小幅度提高砂漿的抗壓強度增長率。摻入煅燒葉蠟石，早期抗壓強度增長率較高，后期抗折強度增長率較高。這表明，普通葉蠟石粉經過高溫煅燒后，活性較高，煅燒葉蠟石替代水泥有利于提高抗壓強度；煅燒葉蠟石的摻入能提高后期抗折強度，這與普通葉蠟石摻入的規(guī)律一致。

（3）對比2種葉蠟石分別替代水泥砂漿的強度隨時間的變化可知：葉蠟石替代水泥量為5%時，煅燒葉蠟石替代的膠砂抗折和抗壓強度均比普通葉蠟石替代的高，最大時相差15%；后期葉蠟石顆粒填充效應和微集料效應的發(fā)揮，使?jié){體的結構趨于致密，粘結程度趨好，所以2種葉蠟石替代的后期抗折、抗壓強度增長率相差較小。葉蠟石替代水泥量為10%時，煅燒葉蠟石替代的膠砂抗折和抗壓強度均比普通葉蠟石替代的高，最大時相差28%；葉蠟石經過煅燒后活性提高，能大幅度提高抗壓強度增長率，至少提高33%。葉蠟石替代水泥量為15%時，煅燒葉蠟石替代的膠砂抗折和抗壓強度均比普通葉蠟石替代的高，最大時相差38%；與普通葉蠟石替代的膠砂相比，煅燒葉蠟石替代的膠砂抗壓強度增長率至少提高17%，提高程度低于替代量為10%的，說明適量摻入煅燒葉蠟石可以較大程度提高強度。這表明，葉蠟石經過煅燒后活性較高，替代部分水泥效果好。

2.2 葉蠟石干粉砂漿試驗結果及分析（見表7）

表7 葉蠟石干粉砂漿的抗壓強度

由表7可見：

（1）對于普通葉蠟石來說，隨著普通葉蠟石替代粉煤灰量的增加，干粉砂漿的抗壓強度逐漸降低，替代量為0～50%時，28 d、60 d強度降低在5%以內。隨著普通葉蠟石替代量增加，早期強度增長率逐漸提高，后期強度增長率先提高后降低。綜合考慮，普通葉蠟石替代粉煤灰的最佳比例為25%～50%。

（2）對于煅燒葉蠟石來說，隨著煅燒葉蠟石替代粉煤灰量的增加，干粉砂漿抗壓強度逐漸降低，替代量為0～25%時，28 d、60 d強度降低在5%以內。隨著煅燒葉蠟石替代量增加，早期強度增長率逐漸提高，后期強度增長率先提高后降低。綜合考慮，煅燒葉蠟石替代粉煤灰的最佳比例為0～25%。

（3）對比2種葉蠟石分別替代粉煤灰的干粉砂漿強度隨時間的變化可知：葉蠟石分別替代粉煤灰25%、50%、75%時，普通葉蠟石替代的干粉砂漿抗壓強度均高于煅燒葉蠟石替代的；葉蠟石替代粉煤灰100%時，煅燒葉蠟石替代的干粉砂漿抗壓強度高于普通葉蠟石替代的。但2種葉蠟石干粉砂漿的強度差值基本小于5%，基本可以忽略，說明葉蠟石經過煅燒活化后摻入干粉砂漿無明顯增強效果。

2.3 葉蠟石保溫砂漿試驗結果及分析（見表8）

表8 葉蠟石保溫砂漿的性能測試結果

由表8可見：

（1）對普通葉蠟石來說，隨著普通葉蠟石替代粉煤灰量的增加，保溫砂漿的抗壓強度基本先降低后升高；替代量為33.3%、100%時，7 d強度提高，28 d、60 d強度與基準組相差小于5%。保溫砂漿強度增長率隨著普通葉蠟石替代量增大的變化規(guī)律不明顯，但基本比基準組低。綜合考慮，普通葉蠟石替代粉煤灰的最佳比例是0～33.3%。

（2）對煅燒葉蠟石來說，隨著煅燒葉蠟石替代粉煤灰量的增加，7 d、60 d強度逐漸降低，28 d強度逐漸提高，但均低于基準砂漿。這表明，摻入煅燒葉蠟石對保溫砂漿強度的影響較大。隨著煅燒葉蠟石替代量的增加，能較大幅度地提高早期強度增長率，替代100%時效果最明顯，可以提高75%；后期強度增長率先提高后降低，替代33.3%時效果最明顯，可以提高將近2倍。

（3）對比2種葉蠟石分別替代粉煤灰的保溫砂漿強度隨時間的變化可知，普通葉蠟石替代的保溫砂漿強度均比煅燒葉蠟石替代的高，這與葉蠟石干粉砂漿的規(guī)律一致、與葉蠟石替代水泥砂漿的規(guī)律相反，可能是因為葉蠟石經過煅燒后，活性增強，在有粉煤灰的環(huán)境下，反而不利于砂漿的強度發(fā)展，即降低了強度。但葉蠟石煅燒后活性的增強加快了反應的速度，從而加快了強度增長的速率。所以葉蠟石煅燒后強度發(fā)展快但降低了強度。

（4）普通葉蠟石與煅燒葉蠟石保溫砂漿的干密度與抗壓強度基本呈正比關系。目前工程中常用的水泥基復合保溫砂漿的密度在250～450 kg/m3，導熱系數(shù)為0.440～0.792 W/（m·℃）[11]。本試驗保溫砂漿的干密度相對較大，導熱系數(shù)很小，其保溫性、防火性好。

（5）隨干密度的增加，普通葉蠟石保溫砂漿的導熱系數(shù)大多數(shù)情況處于上升狀態(tài)，而煅燒葉蠟石替代的大多數(shù)情況處于下降狀態(tài)。這與文獻[11-12]的規(guī)律一致。

3 結論

（1）葉蠟石替代水泥膠砂試驗中，普通葉蠟石替代的降低強度，7 d強度降低了5.4%～25.0%，28 d強度降低了8.4%～ 24.7%，60 d強度降低了3.9%～24.2%；煅燒葉蠟石替代水泥提高后期強度，且隨著替代量增加而降低，60 d強度提高了1.3%～5.3%。煅燒葉蠟石替代的強度增長率和強度均比普通葉蠟石替代的高，替代5%時效果最佳。

（2）葉蠟石干粉砂漿試驗中，隨葉蠟石替代量的增加，葉蠟石干粉砂漿的抗壓強度降低，普通葉蠟石替代粉煤灰的最佳比例是25%～50%，煅燒葉蠟石替代的最佳比例是0～25%。葉蠟石是否煅燒對干粉砂漿影響不大。

（3）葉蠟石保溫砂漿試驗中，葉蠟石替代粉煤灰，其保溫砂漿抗壓強度降低，普通葉蠟石替代粉煤灰的最佳比例是0～ 33.3%，葉蠟石經過煅燒后提高強度發(fā)展速度但降低了抗壓強度。

（4）葉蠟石保溫砂漿的干密度與抗壓強度基本上呈正比關系，普通葉蠟石保溫砂漿的干密度與導熱系數(shù)基本呈正比關系，煅燒葉蠟石保溫砂漿的干密度與導熱系數(shù)基本呈反比關系。

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Study on performance of building mortar based on pyrophyllite

YE Yayi1，SUN Linzhu2，YANG Fang2
（1.College of Architecture and Civil Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China；2.College of Architecture and Civil Engineering，Wenzhou University，Wenzhou 325001，China）

Our country is rich in resources but in a low utilization rate of pyrophyllite.In order to study the application of the pyrophyllite in the aspect of building materials，it was used to replace cement for experiment of building mortar，designed 23 groups，testing strength and thermal conductivity.It turns out the influence of performance in different degree when cement replaced by pyrophyllite.When the content is low，reduction of mortar strength is not obvious，and when the content is higher，the strength has a different degree of decline.These results provide theoretical reference for the application of pyrophyllite in mortar.

pyrophyllite，dry powder mortar，thermal insulation mortar，performance

TU57+8.1

A

1001-702X（2016）12-0063-04

國家自然科學基金項目（51378398）

2016-04-07；

2016-06-10

葉雅意，女，1991年生，浙江溫州人，主要從事土木工程材料研究。