預(yù)拌砂漿用加強(qiáng)型增稠保水材料的研究與應(yīng)用

謝君，戴麗聰

（1. 常州市亞隆建筑材料有限公司，江蘇 常州 213033；2. 常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213012）

預(yù)拌砂漿用加強(qiáng)型增稠保水材料的研究與應(yīng)用

謝君1，戴麗聰2

（1. 常州市亞隆建筑材料有限公司，江蘇 常州 213033；2. 常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213012）

本文主要研究預(yù)拌砂漿用加強(qiáng)型增稠保水材料的配方。通過(guò)試驗(yàn)找到保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑與增強(qiáng)劑的最佳摻量，研制出質(zhì)量滿足要求的增稠保水材料，并減少了成本，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

增稠保水材料；保水劑；潤(rùn)濕改性活性劑；產(chǎn)品質(zhì)量；成本

1 前言

預(yù)拌砂漿是一種是在專業(yè)生產(chǎn)廠內(nèi)將水泥、砂、礦物摻合料和各種功能添加劑按一定比例混合而成的新型綠色建筑材料。其在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高工程質(zhì)量等方面發(fā)揮著顯著的作用[1]；在預(yù)拌砂漿中最關(guān)鍵的原材料便是增稠保水材料，增稠保水材料是由保水劑、表面活性劑、調(diào)節(jié)體積變形劑以及憎水劑等能改變砂漿某些性能的少量物質(zhì)的總稱。雖然其摻量少，但是作用很大，它通過(guò)改變砂漿的施工性、耐久性、抗?jié)B性等各方面的性能來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量及施工要求；并且稠化粉質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本和能源的損耗。

在響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排、綠色建材的號(hào)召下，我公司在生產(chǎn)預(yù)拌砂漿的同時(shí)很重視對(duì)資源的循環(huán)利用，新型節(jié)能環(huán)保綠色建材產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新。隨著預(yù)拌砂漿使用越來(lái)越廣泛，對(duì)其產(chǎn)品的質(zhì)量的掌控則至關(guān)重要，預(yù)拌砂漿中的增稠保水材料在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工性、強(qiáng)度、耐久性、防水抗?jié)B等各方面性能起到?jīng)Q定性的作用。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上的增稠保水材料質(zhì)量參差不齊，質(zhì)量波動(dòng)較大不能夠得到保證，因此為了更好的保證公司產(chǎn)品質(zhì)量和成本的節(jié)約，在經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)與后期的調(diào)整后，我公司自主研發(fā)了加強(qiáng)型增稠保水材料這個(gè)關(guān)鍵性的產(chǎn)品。

1.1 研究目的

首先，增稠保水材料在預(yù)拌砂漿中起到改善砂漿施工性與和易性，提高砂漿耐久性的作用；市場(chǎng)上的增稠保水材料種類繁多，質(zhì)量無(wú)法穩(wěn)定統(tǒng)一，購(gòu)買價(jià)格高昂，大大增加了生產(chǎn)成本，增加了對(duì)能源的消耗?；谶@些原因，試驗(yàn)室部門進(jìn)行自主研發(fā)，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的控制，保證質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)成本，降低資源損耗，讓公司能夠有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展和在行業(yè)中占據(jù)有力的競(jìng)爭(zhēng)位置。

1.2 研究依據(jù)

根據(jù)國(guó)標(biāo) GB/T 25181—2010《預(yù)拌砂漿技術(shù)規(guī)程》中對(duì)砂漿各方面性能的要求，和 JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》檢測(cè)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)原材料

2.1 水泥

采用江蘇金峰水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的 P·O42.5R 水泥，3d 抗折強(qiáng)度 5.4MPa，28d 抗折強(qiáng)度 8.9MPa，3d 抗壓強(qiáng)度28.1MPa，28d 抗壓強(qiáng)度49.7MPa。

2.2 粉煤灰

采用江蘇利港電力有限公司 I 級(jí)灰，其性能指標(biāo)見表 1。

表 1 試驗(yàn)用粉煤灰性能

2.3 黃砂

試驗(yàn)中采用的砂細(xì)度模數(shù)為 2.5，由細(xì)度模數(shù)為 1.0 的超細(xì)砂和 3.0 的中砂復(fù)配得到。

2.4 保水劑

保水劑可以改善預(yù)拌砂漿的稠度、工作性能、黏結(jié)性能以及保水性能等[2]。保水劑種類很多，在總結(jié)前期大量試驗(yàn)，查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上本文選用的為甲基羥丙基纖維素醚。

2.5 潤(rùn)濕改性活性劑

潤(rùn)濕改性活性劑具有能顯著降低溶液表面張力的增加強(qiáng)度的功能，產(chǎn)生封閉、獨(dú)立的氣泡，發(fā)泡多穩(wěn)定且均勻，能提高砂漿的耐久性和改善砂漿的施工性[3]。

2.6 增強(qiáng)劑

高效增強(qiáng)劑，在有效地減少用水量的同時(shí)，能夠提高砂漿的強(qiáng)度，延長(zhǎng)砂漿的開放時(shí)間，改善施工性能，提高砂漿的耐久性能[4]。

3 配合比的確定

3.1 基礎(chǔ)砂漿

基礎(chǔ)砂漿是按照實(shí)際生產(chǎn)的未加增稠保水材料的空白砂漿，普通預(yù)拌干混砂漿中抹灰砂漿的各方面的性能要求最高，因此對(duì)所配的增稠保水材料質(zhì)量要求高，因此按照抹灰砂漿的各方面性能要求來(lái)配制。配比（按照 10kg）水泥1.00kg，粉煤灰 0.90kg，超細(xì)砂 2.0kg，中砂 6.1kg。試驗(yàn)的稠度均按照 95mm 為基準(zhǔn)。基礎(chǔ)砂漿的拌合物泌水嚴(yán)重，幾乎沒(méi)有粘結(jié)力，離析嚴(yán)重，收縮大。因此，需要加入一些材料來(lái)提高砂漿的保水增稠效果，提高粘結(jié)力，改善砂漿施工性能，減小收縮使其后期無(wú)開裂。試驗(yàn)中保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑、增強(qiáng)劑的摻量均按照水泥的用量按比例摻入。

基礎(chǔ)砂漿的試驗(yàn)如表 2。

表 2 基礎(chǔ)砂漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 加入保水劑的試驗(yàn)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 3。對(duì)拌合物工作性能的描述見表 4。

表 3 不同摻量纖維素醚的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表 4 6 組保水劑試驗(yàn)的砂漿拌合物的質(zhì)量

由表 3 可知：

（1）在保持砂漿稠度不變的前提下，隨著保水劑摻量的增加砂漿的表觀密度在減??；

（2）砂漿的保水率、14d 粘結(jié)強(qiáng)度隨著保水劑摻量的增加而增加；

（3）2h 稠?yè)p隨著保水劑摻量的增加而減小，在摻量為3‰時(shí)最??；

（4）28d 抗壓強(qiáng)度、28d 收縮率隨著保水劑的增加而成逐漸減小趨勢(shì)；

（4）凝結(jié)時(shí)間隨著保水劑的增加而增長(zhǎng)，在摻量為 3‰時(shí)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。

由表 4 可知，保水劑摻量較高時(shí)，砂漿太黏，施工時(shí)候黏刀，所以并不是摻量越高越好，相比較六組的砂漿拌合物的狀態(tài)與各方面性能，第 5 組砂漿拌合物相對(duì)比較理想。

綜上所述：根據(jù)砂漿的保水率、表觀密度、14d 粘結(jié)力、拌合后砂漿的施工性、和易性等各方面確定保水劑的最佳摻量為水泥的 3‰。

3.3 潤(rùn)濕改性活性劑摻量的確定

基礎(chǔ)配比不變，保水劑摻量確定的情況下，摻入潤(rùn)濕改性活性劑，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和施工性能來(lái)確定其摻量，見表 5。對(duì)拌合物工作性能的描述見表 6。

由表 5 可知：

表 5 不同摻量潤(rùn)濕改性活性劑的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）隨著潤(rùn)濕改性活性劑摻量的增加，砂漿的表觀密度在逐漸減??；

（2）砂漿的保水率隨著潤(rùn)濕改性活性劑摻量的增加而增大，摻量為 0.65‰ 時(shí)達(dá)到最大；

（3）砂漿的 2h 稠?yè)p隨著潤(rùn)濕改性活性劑摻量的增加而減??；在摻量為 0.65‰ 時(shí)達(dá)到最??；

（4）在潤(rùn)濕改性活性劑摻量為 0.2‰～0.5‰ 時(shí)，砂漿的28d 抗壓強(qiáng)度呈增大趨勢(shì)，在 0.5‰ 時(shí)達(dá)到最大，當(dāng)產(chǎn)量大于0.5‰ 時(shí)砂漿 28d 抗壓強(qiáng)度減?。?/p>

（5）14d 粘結(jié)強(qiáng)度隨著潤(rùn)濕改性活性劑的摻量的增加基本不變；

（6）砂漿的 28d 收縮率隨著潤(rùn)濕改性活性劑摻量的增加而減小；

（7）凝結(jié)時(shí)間在潤(rùn)濕改性活性劑摻量為 0.50‰ 時(shí)達(dá)到最長(zhǎng)，為 7.0h。

表 6 6 組潤(rùn)濕改性活性劑試驗(yàn)的砂漿拌合物的質(zhì)量

由表 6 可知，第 5、6 兩組砂漿拌合物的狀態(tài)和施工性能相對(duì)較好。

綜上所述：根據(jù)砂漿的保水率，粘結(jié)強(qiáng)度，收縮率、砂漿的和易性以及施工性等各方面性能的要求得出，潤(rùn)濕改性活性劑的按水泥產(chǎn)量的 0.65‰ 為最佳摻量。

3.4 增強(qiáng)劑摻量的確定

在基礎(chǔ)砂漿配比不變，保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑摻量一定的基礎(chǔ)上摻入增強(qiáng)劑，并通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定增強(qiáng)劑的摻量，見表 7。對(duì)拌合物工作性能的描述見表 8。

由表 7 可知：

（1）在保水劑，潤(rùn)濕改性活性劑摻量確定，稠度保持95mm 的前提下，隨著增強(qiáng)劑摻量的增加，砂漿的用水量在逐漸的減少；

（2）隨著增強(qiáng)劑摻量的增加，砂漿的表觀密度在逐漸減??；

（3）砂漿的保水率隨著增強(qiáng)劑摻量的增加而增大，2h稠?yè)p逐漸減?。?/p>

（4）凝結(jié)時(shí)間隨著增強(qiáng)劑摻量的增加而增加；

（5）14d 粘結(jié)力在增強(qiáng)劑摻量增加逐漸增大；

（6）砂漿的 28d 抗壓強(qiáng)度隨著增強(qiáng)劑摻量的增加而增大，在摻量為 0.25‰ 是達(dá)到最大；在摻量為 0.3‰～0.35‰ 時(shí)砂漿抗壓強(qiáng)度在減小。

（7）28d 收縮率隨著增強(qiáng)劑摻量的增加而逐漸減小。

表 8 6 組增強(qiáng)劑試驗(yàn)的砂漿拌合物的質(zhì)量

由表 8 可知，增強(qiáng)劑在砂漿中起到很重要的作用，隨著摻量的增加砂漿的施工性能得到改善，而且砂漿水化反應(yīng)之后的收縮明顯的減少。

綜上所述：在增強(qiáng)劑摻量為水泥的 0.30‰ 時(shí)減水效果較好，且各方面的性能都很好。

綜上試驗(yàn)所述，加強(qiáng)型增稠保水材料中保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑、增強(qiáng)劑的各組分的最佳摻量分別為水泥用量的3‰、0.65‰、0.30‰。

4 產(chǎn)品形式、生產(chǎn)方式和生產(chǎn)流程的確定

4.1 產(chǎn)品形式的確定

在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，我公司適合使用通過(guò)粉煤灰為載體，保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑、增強(qiáng)劑為母料通過(guò)混合而成的大摻量的加強(qiáng)型增稠保水材料。

4.2 產(chǎn)品生產(chǎn)方式

在確定各種原材料的摻量之后，各種材料經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算稱量，然后放進(jìn)攪拌機(jī)攪拌，根據(jù)攪拌機(jī)的大小和實(shí)際生產(chǎn)條件來(lái)確定攪拌時(shí)間，使各種材料混合均勻之后放入散裝車打入儲(chǔ)存庫(kù)。

生產(chǎn)流程圖如下：

表 7 不同摻量增強(qiáng)劑的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 所配制的加強(qiáng)型增稠保水材料與市賣產(chǎn)品對(duì)比

試驗(yàn)針對(duì)自己配制與市場(chǎng)購(gòu)買的增稠保水材料進(jìn)行試驗(yàn)，然后各方面性能和成本對(duì)比，在試驗(yàn)中市場(chǎng)購(gòu)買的名稱用 SC 代替，自己配制的用 ZJ 代替；砂漿的稠度均做到95mm，各方面對(duì)比如表 9，拌合物工作性能描述見表 10。

由表 9 可知：

表 9 市場(chǎng)上增稠保水材料與自行配制的進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比

（1）1、2 兩組對(duì)比相同摻量的情況下，自己配制的增稠保水材料在各方面試驗(yàn)數(shù)據(jù)上均優(yōu)于市場(chǎng)上所購(gòu)買來(lái)的；

（2）與 1、2 兩組對(duì)比 3、4 兩組試驗(yàn)在增稠保水材料摻量不變，減少相同水泥用量的情況下，砂漿 28 天強(qiáng)度第 4 組下降的很快數(shù)值偏低；

（3）2、4 組對(duì)比得到增稠保水相同摻量的情況下，砂漿的保水率降低；

（4）2、4 組試驗(yàn)對(duì)比得到，增稠保水材料相同摻量的情況下砂漿的 2h 稠度損失率也在增大；

（5）3、4 兩組試驗(yàn)對(duì)比得到，第 3 組砂漿的保水率、2h 時(shí)稠度損失率、28d 抗壓強(qiáng)度、14d 粘結(jié)力均優(yōu)于第 4 組。

表 10 4 組砂漿拌合物的狀態(tài)與施工性能

由表 10 可知，第 4 組砂漿拌合物的狀態(tài)和性能較差，不可用于實(shí)際生產(chǎn)。

綜上可知，在相同摻量情況下，自己配制的加強(qiáng)型增稠保水材料在使用中各方面的性能明顯優(yōu)于市場(chǎng)上所購(gòu)買的，而且在保證砂漿質(zhì)量的前提下可以節(jié)約一定的水泥用量。

6 結(jié)論

前期通過(guò)大量的試驗(yàn)，與砂漿各方面性能的研究，我公司的加強(qiáng)型增稠保水的配方可以確定，即保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑、增強(qiáng)劑的各組分的最佳摻量分別為水泥用量的 3‰、0.65‰、0.30‰；在基礎(chǔ)配方確定之后，結(jié)合本公司的實(shí)際生產(chǎn)狀況后，我公司的加強(qiáng)型增稠保水材料以粉煤灰為載體，保水劑、潤(rùn)濕改性活性劑、增強(qiáng)劑為母料經(jīng)過(guò)攪拌機(jī)均勻混合的形式而制得。在與市場(chǎng)購(gòu)買的增稠保水材料試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)對(duì)比過(guò)程中明顯可以看出，自己研發(fā)的增稠保水材料質(zhì)量更加穩(wěn)定，而且價(jià)格成本低，通過(guò)粗略計(jì)算在使用自己研發(fā)的加強(qiáng)型增稠保水材料后每噸砂漿可以節(jié)約2.8～3.5元，在減少水泥的用量同時(shí)減少了對(duì)水泥資源的的消耗，從而降低能源損耗，并達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

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［通訊地址］常州市鐘樓區(qū)新閘鎮(zhèn)新福路 8 號(hào)（213012）

謝君，男，助理工程師，現(xiàn)任常州市亞隆建筑材料有限公司試驗(yàn)室主任，主要從事砂漿試驗(yàn)室管理。

戴麗聰（1985—），男，工程師，現(xiàn)任金土地集團(tuán)常州市眾華建材科技有限公司技術(shù)副總，從事砂漿 10 余年，對(duì)各砂漿材料與品種及固體廢棄物利用有一定見解。