1.2　試驗方法

以脫硫石膏粉為主要膠凝材料，粉煤灰等質量代替比例為0、10%、20%、30%，水泥等質量代替比例為0、4%、8%、12%、16%，討論二者摻量變 化對脫硫石膏自流平砂漿拌合物的流動性、凝結時間及早期力學性能的影響規律；以抗壓軟化系數為主要 指標考察耐水性的變化，具體測試過程為：成型后帶 模標準養護1 d，測試24 h 強度；標準養護1 d 后的試塊，將其中一組放入（20±2）℃水中養護1 d，測試水 養強度，另一組40 ℃烘至絕干得到絕干強度，抗壓軟 化系數= 絕干強度/ 水養強度。吸水率測試條件為：絕干試塊，浸泡在（20±2）℃靜水中24 h 后的質量變 化。其中，脫硫石膏、砂與水的質量比1∶0.5∶0.45， 具體試驗方法按照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力學性能的測定》的要求進行。壓汞測試選用空白樣， 以及粉煤灰和水泥摻量分別為20% 和10% 的絕干 試塊進行，所用儀器為美國麥克公司的AutoPore IV9500 型壓汞儀。

2　結果與討論

2.1　粉煤灰對砂漿基本性能的影響

粉煤灰摻量對脫硫石膏基自流平砂漿基本性能的影響，見圖1。從圖1 可看出，隨著粉煤灰摻量的增加，砂漿拌合物的 流動性大幅度改善，摻量為30% 時，流動度值增加37%，且30 min 經時損失不大；摻入粉煤灰延長了砂 漿的凝結時間，初凝與終凝時間間隔有增加趨勢，但 均能滿足現場施工要求。粉煤灰摻入量較大時，會降低砂漿早期強度，但控制適宜的摻量，可凸顯出粉煤 灰對流動性的改善作用。可見適量粉煤灰等質量代 替脫硫石膏后，砂漿流動度顯著改善，這為自流平砂漿降低單方用水量提供了條件，用水量降低不僅可彌 補因摻加粉煤灰帶來的力學性能下降，且對耐水性及 耐久性有著重要影響。

除了二水石膏晶體自身溶解度較大外，為保證施工性能，石膏基自流平砂漿的用水量（60% 左右）遠大于其水化所需理論用水量（18.6%），較高的孔隙率 結構是其耐水性差的原因。摻入粉煤灰降低石膏所占比例，優化脫硫石膏的“微級配”，且粉煤灰球形顆 粒具有一定的“滾珠效應”，可進一步增加砂漿流動 度，共同實現降低用水量的目的。微觀上，砂漿中可水溶性水化產物二水石膏含量減小，孔隙率下降，孔 徑分布得到優化，宏觀表現為耐水性和耐久性提升。

2.2　水泥對砂漿性能的影響

摻入水泥對自流平砂漿基本性能的影響，見圖2。

從圖2 可看出，摻入水泥也可增加砂漿流動性，摻量大于8% 時，流動度經時損失有增加趨勢，初凝和終凝時間均明顯縮短。摻入水泥未對早期強度產 生明顯影響。摻入水泥對砂漿性能影響與粉煤灰有明顯不同，這主要是因為水泥自身有很強的水化反應 活性，遇水后即可快速反應，加速脫硫石膏水化過程， 從而對砂漿拌合物性能產生顯著影響。同時，本次測試均為1 d 齡期，水泥水化程度非常低，這是力學性能 變化不大的主要原因，隨著齡期延長，水泥持續水化 對砂漿后期力學性能的增長、細化孔徑及耐久性改善均會有很大幫助。

綜合考慮砂漿材料施工性能與力學性能，粉煤灰和水泥替代比例應分別控制在20% 和10% 以內。

2.3　耐水性和軟化系數

粉煤灰和水泥摻量對砂漿吸水率和軟化系數的影響，見圖3。選取粉煤灰摻量20%，水泥摻量8% 和空白樣，對應的編號為FDG80- FA20，FDG92-C8 和FDG100，測試分析了絕干試樣的孔隙率與孔徑分布，結果見表3。

由圖3 可知，摻入粉煤灰和水泥均可提高砂漿軟化系數，后者效果更明顯，這主要是二者水化反應活性差異造成，吸水率變化與軟化系數有一定相關性， 但不是線性相關。粉煤灰等質量替代脫硫石膏后，由于其自身基本無水化活性，僅能發揮“微集料”和“滾 珠效應”的物理作用，故其摻量大于30% 后，力學性 能顯著下降，孔徑粗化，吸水率增加，最終影響砂漿耐水性。水泥水化活性較高，當重新浸泡在水中后，未 水化的水泥繼續水化，產生更多水化硅酸鈣（C-S-H） 凝膠及鈣礬石（AFt）等低溶解度水化產物，細化孔徑，降低吸水率，明顯增強脫硫石膏砂漿耐水侵蝕性能。

由表3 可看出，脫硫石膏基自流平材料的孔徑集中在100~10 000 nm 范圍內，合計在95% 以上，遠遠大于普通混凝土材料的粒徑分布區間，這符合孔 隙率與強度之間的一般對應關系；粉煤灰和水泥摻入對砂漿均有顯著填充密實作用，且對粗（3 000~10 000 nm）、中（1 000~3 000 nm）、細（100~1 000 nm）3 個孔 徑區間的孔徑分布產生重大影響。由于水泥自身具有較強的水化反應活性，故其孔徑細化效果更加明 顯，相較空白樣而言，粗孔徑區間占比下降90% 以上。

孔徑細化特別是粗孔數量大幅減少，不僅有利于力學性能發揮，而且降低了外界與砂漿內部水、氣及腐蝕性介質的交換概率和程度，對石膏基自流平砂漿的耐 水性及耐久性意義重大。

3 結論

1. 粉煤灰和水泥等質量替代脫硫石膏后，對砂漿拌合物流動性和凝結時間有不同程度影響，對砂漿硬化體早期力學性能作用不明顯。綜合考慮施工性能 與力學性能，脫硫石膏基自流平砂漿材料中，粉煤灰和水泥替代比例應分別控制在20% 和10% 以內。

2. 粉煤灰和水泥均可提高砂漿的耐水性，但二者作用機理不同，粉煤灰主要通過“微集料”和“滾珠效應”，以物理作用方式實現；水泥通過自身水化及對脫 硫石膏的激發作用，對砂漿力學性能和耐久性改善效果更優。

3. 壓汞測試結果表明，適量粉煤灰和水泥的摻入對降低砂漿孔隙率效果顯著，這是耐水性改善的主要原因，水泥對孔徑分布影響更大，因為水泥具有較高 的水化反應活性。