低碳矿物掺合料用于瓷砖胶的影响研究

表2水泥的基本性能

比表面积

(m 2/kg)标准

稠度

(%)凝结时间(min)安定性抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)初凝终凝3d 28d 3d 28d 343

0.26

168218合格 6.08.4

30.749.2

低碳矿物掺合料用于瓷砖胶的影响研究

董峰亮

（德高（广州）建材有限公司）

【摘要】用矿物掺合料粉煤灰和矿渣取代部分水泥，

研究对瓷砖胶性能以及碳排放值的影响。试验结果表明：在瓷砖胶配方中，粉煤灰和矿渣均具有一定的水化活性，可大掺量替代水泥，

其性能符合GB/T 25181-2010《预拌砂浆》6.2.5干混陶瓷砖粘结砂浆I 型（室内）的性能指标要求。采用矿物掺合料50%掺量取代水泥时，可以降低瓷砖胶碳排放40%以上。【关键词】矿物掺合料；

瓷砖胶；碳排放建材行业是我国重要的高能耗、

高排放产业，为促进经济转型和绿色发展，国家制定了温室气体减排目标，并出台了系列措施刺激和加强企业对碳排放的管

理。我国水泥产业自1985年以来一直位居世界第一，水泥及其制品是我国工业产业部门的一大碳排放源，

仅次于燃煤发电[1][2]。利用工业废弃物来降低水泥制品的整

体碳排放量，在许多国家都进行了广泛的研究，例如，法国派丽集团在里昂的研发中心开展水泥建材制品用原材料碳足迹评估，见表1。

近年来，瓷砖胶大量应用于室内家装的瓷砖铺贴，

已成为增长快速的预拌砂浆产品之一。通过大掺量引入粉煤灰、矿渣类矿物掺合料等工业废弃物取代水泥[3][4]

，来降低瓷砖胶的碳排放量，并评估矿物掺合料对瓷砖胶性能的影响，是本文研究的主要方向。1试验

1.1试验原材料

⑴水泥：台泥（英德）有限公司生产的P.O42.5R 水泥，实测28d 抗压强度49.2MPa。其性能指标见表2。

⑵砂：河砂，过筛自制，颗粒粒径为0.16～0.63mm。

⑶粉煤灰：营口华能热电厂生产的II 级粉煤灰。⑷矿渣：河北迁安市盛久建材生产的S95级矿渣

粉，比表面积401m 2/kg。

⑸聚合物：可再分散乳胶粉，为醋酸乙烯酯/乙烯共聚物，白色粉末，易溶于水。⑹羟乙基甲基纤维素醚，粘度为100kPa ·s，白色粉末，易溶于水。

⑺水：自来水。

1.2试验设备和方法

⑴矿物掺合料微观分析。

X 射线衍射仪，德国布鲁克BRUKER，型号：D8fo-cus。运用Diffrac EVA 基本数据处理软件，对矿物掺合料物相进行分析。运用Diffrac TOPAS 2软件结合Rietveld 全谱拟合无标样定量相分析，确定样品中无

定型态、

结晶态中各种物相的具体含量。激光粒度仪，英国马尔文MALVERN，型号：Mastersizer 2000，干法进

样，测试矿物掺合料的粒径分析。⑵矿物掺合料活性指数测试。

微机控制压力试验机，

上海华龙测试仪器股份有限公司，型号：WHY-300。粉煤灰样品按照GB/T 1596-2005

《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》

进行制样、养护和活性指数测试。矿渣样品按照GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》进行制样、养护和活性指数测试。

⑶瓷砖胶拉伸粘结强度测试。

拉拔试验机，CTC 中国建材检验认证集团股份有限公司，型号：LBY-V。瓷砖胶样品按照GB/T 25181-2010

生石灰≈600＜400（T=1000℃）

0＜1000矿渣

025≈25粉煤灰

表3粉煤灰/矿渣矿物组成和粒径分析

样品

全谱拟合结果/物相

累计体积百分比下的粒径

(μm)

结晶态(%)无定型态(%)D(10)

D(50)D(90)莫来石刚玉石英

粉煤灰10.2 2.2 4.683 2.918.3165.6矿渣---100 2.8

12.4

31.3

图1粉煤灰的X

射线衍射图

图2矿渣的X

射线衍射图

《预拌砂浆》6.2.5干混陶瓷砖粘结砂浆要求，进行制

样、养护和拉伸粘结强度测试。

2结果与讨论

2.1矿物掺合料矿物组成和粒径分析

矿物掺合料含有大量的SiO 2、Al 2O 3等活性成分，在

常温下能与水泥水化产物发生“火山灰效应”以及自身兼有的“颗粒形态效应”、“微集填料效应”，将其代替胶凝材料而掺入砂浆中，对砂浆和易性、力学性能、耐久性能等发展具有较好的优势[5]。

图1和图2分别是粉煤灰和矿渣样品的X 射线衍射图谱，表3为两种矿物掺合料的矿物组成和粒径分

析。从图1粉煤灰的X 射线衍射图可见，拟合后，非晶漫散峰2θ=25°，非晶漫散峰由粉煤灰中的无定型态产

生，在Topas 中将其选定为无定型态，结合其它结晶态物相产生的峰，Topas 统计出所有峰的积分面积，并计算出所有结晶态积分面积占总的积分面积的比例，得出粉煤灰中结晶态的百分比为17%，无定型态为83%。从图

2矿渣的X 射线衍射图可见，其物相组成基本为无定型态。从表3中，利用激光粒度仪对粉煤灰和矿渣粉样品

进行粒径分析，粉煤灰样品粒径D （50）=18.3μm，矿渣样品粒径D （50）=12.4μm。矿物掺合料无定型态的变

化，以及颗粒群特征（包括颗粒大小、分布状态和形貌指数等）对水泥基材料的性能有显著影响作用。

2.2矿物掺合料活性指数测试

表4为粉煤灰和矿渣活性指数的测试结果。比较两

种矿物掺合料的活性指数可知，

矿渣的水化活性程度要高于粉煤灰，这与两者矿物组成和粒径分析一致。矿渣的不定型态更多，且粒度更细，因此水化活性更高。

2.3矿物掺合料不同掺量对瓷砖胶凝结时间的影响

设计瓷砖胶试验干粉总量1000g，其中胶凝材料320g，粉煤灰和矿渣分别取代水泥量为0、10%、20%、

30%、40%、50%，河砂665g，外加剂（可再分散乳胶粉、纤维素醚等）15g。粉煤灰和矿渣不同掺量下对瓷砖胶凝结

时间的影响规律，结果见图3。

表4矿物掺合料活性指数

序号胶砂配比(g)

矿物掺合料的活性指数

水泥粉煤灰矿渣7d 抗压强度(MPa)7d 活性指数(%)28d 抗压强度(MPa)28d 活性

指数(%)1450--36.3-56.3-2315135-23.665.045.180.13225-22527.4

75.5

53.6

95.2

标准砂

水1350225

13502251350225