引氣劑對預(yù)拌砂漿性能影響的研究

摘?要：為了找到影響預(yù)拌砂漿的濕密度、稠度、保水性和抗壓強(qiáng)度的最佳的引氣劑及摻量，筆者選擇三種材質(zhì)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)引氣劑在摻加纖維素醚時，能夠有效地減少引氣效果。當(dāng)不添加纖維素醚時，加入引氣劑能夠顯著的降低預(yù)拌砂漿的濕密度，并能夠增加砂漿的氣體含量以及稠度等，這樣可以有效地降低砂漿的保水率以及抗壓強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：引氣劑;纖維素醚;預(yù)拌砂漿;濕密度

預(yù)拌砂漿由水泥、混合物、沙子和添加劑等組成，并根據(jù)不同的性能要求進(jìn)行配制。根據(jù)是否預(yù)先添加水進(jìn)行混合，分為濕式攪拌砂漿和干式攪拌砂漿。預(yù)拌砂漿的主要使用場景是散裝的普通砂漿應(yīng)用，包括磨石地面砂漿、砌磚磚石砂漿、石膏石用砂漿。一般砂漿包括水泥、沙子以及相應(yīng)的水，通過添加石灰，制備水泥-石灰預(yù)拌砂漿以改善砂漿的可加工性。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步極大地改善了砂漿的生產(chǎn)和施工技術(shù)，添加劑已成為現(xiàn)成的預(yù)拌砂漿的主要關(guān)鍵成分，如阻燃劑、減水劑、保濕劑、防凍劑和引氣劑等。在砂漿中加入適量的添加劑，可特定增強(qiáng)砂漿性能，各種添加劑的性能不同，對砂漿性能提升的作用也不同。

近來，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)成預(yù)拌砂漿保水性能提出了十分嚴(yán)格的要求。例如，GB/T 25181—2010標(biāo)準(zhǔn)要求石膏磚砂漿的保水性至少為99%。適當(dāng)向砂漿中添加一定量的保水劑以彌補(bǔ)由于引氣劑對砂漿的保水率的耗損效應(yīng)，使得保水率滿足施工使用要求。預(yù)拌砂漿中已廣泛使用纖維素醚作為保水劑，表面活性劑是纖維素醚的主要化學(xué)性能，其化學(xué)作用本身也具有引氣的效應(yīng)。如果預(yù)拌砂漿中的纖維素醚添加的含量超過0.03%的情況，對于建筑要求，該濃度產(chǎn)生的砂漿氣體含量能夠滿足一般情況下的使用要求。未能達(dá)到建筑施工要求，適量的其他類型引氣劑就需要在添加纖維素醚后結(jié)合添加。

引氣劑和纖維素醚同時在預(yù)拌砂漿中使用，能否協(xié)同增效達(dá)到正向作用效果，這直接對設(shè)計(jì)預(yù)拌砂漿配合比起重要影響。本文研究預(yù)制砂漿中三種類型和添加量的引氣劑對各種砂漿性能影響，其中特別是對預(yù)拌砂漿的濕密度、稠度、保水性和抗壓強(qiáng)度的性能影響。

一、 原材料及試驗(yàn)方法

（一）試驗(yàn)原材料

水泥：P·O42.5，是由汕頭華潤生產(chǎn);粉煤灰：選擇Ⅱ級，是由汕頭華能電廠生產(chǎn);骨料：材料選擇機(jī)制砂以及和石粉，由中天未來方舟攪拌站生產(chǎn)，通常需要將機(jī)制砂在篩網(wǎng)上進(jìn)行充分的過濾得到足量砂，其中篩眼選擇4.75mm，8.1%的小于0.075mm的粉體含量的石粉;水：選用自來水;纖維素醚：常用的纖維素醚，2種，在預(yù)拌砂漿中添加，其中甲基羥丙基纖維素醚decoceM45，由龍湖科技生產(chǎn);甲基羥乙基纖維素醚為tylose MH60001P6，由自信越化學(xué)生產(chǎn);引氣劑：松香熱敏聚合物，烷基苯磺酸鹽（WB），三萜皂苷（TZ）。

（二）試驗(yàn)方法

選用的砂漿配比：m（水泥）∶m（粉煤灰）∶ m（砂）為20∶5∶75，水灰比設(shè)定為0.64。依據(jù)砂漿試驗(yàn)方法測試稠度、濕密度以及相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度;保水率按照J(rèn)G/T 230—2007 進(jìn)行測試。

二、 試驗(yàn)結(jié)果與討論

（一）不摻纖維素醚情況下引氣劑對預(yù)拌砂漿性能的影響

（1）通過比較發(fā)現(xiàn)選用的引氣劑設(shè)定相應(yīng)的閾值之后，能夠起到較好的引氣效果。當(dāng)不斷增加氣體含量，砂漿的濕密度相應(yīng)降低且引氣量相應(yīng)增加，參量閾值往往很小。引氣劑TZ含量在閾值0.004%前的引氣作用小，與其他兩種引氣劑相比，但是當(dāng)混合物中的TZ含量增加到0.006%時，該引氣劑的效果要優(yōu)于其他兩種引氣劑。

（2）如果三種引氣劑的含量非常低，這樣能夠有效地優(yōu)化成品砂漿的稠度以及相應(yīng)的流動性。其中，預(yù)拌砂漿的稠度受WB和TZ影響更大。現(xiàn)成的預(yù)拌砂漿的稠度隨引氣劑量增加而增加。

（3）經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，TZ對保水率產(chǎn)生顯著的影響，其中加入三種引氣劑后，都降低了預(yù)制砂漿的保水率。

（4）引氣劑加入后，引入的氣泡降低了砂漿的密度并降低了固化后的抗壓強(qiáng)度。

（二）預(yù)拌砂漿性能在引氣劑摻加纖維素醚情況下的因素影響

從測試結(jié)果可以看出，當(dāng)向預(yù)拌砂漿中添加少量纖維素醚時，SX和TZ的效果將大大減弱，纖維素醚對特定的引氣劑具有抑制作用。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在提高預(yù)拌砂漿的稠度方面只有SX以及WB表現(xiàn)突出，其中在三種引氣劑并未增加過多，尤其TZ對稠度不會產(chǎn)生影響。其中，預(yù)拌砂漿的抗壓強(qiáng)度在其他引氣劑混合時，高于與WB混合的預(yù)混砂漿的抗壓強(qiáng)度。預(yù)混砂漿與WB混合后，假如砂漿的孔隙率不斷升高時，其抗壓強(qiáng)度反而下降，并且濕密度降低。不含引氣劑的砂漿的抗壓強(qiáng)度稍高于含SX的砂漿的抗壓強(qiáng)度，這樣導(dǎo)致砂漿的強(qiáng)度降低，可是相應(yīng)的預(yù)拌砂漿的濕密度并未受到太大的影響。

（三）不同黏度纖維素醚在預(yù)拌砂漿中對引氣劑作用效果的影響

當(dāng)纖維素醚HPMC和HEMC的混合量均為0.01%時：

（1）纖維素醚HPMC0.01%含量的砂漿，在混合三種引氣劑后，預(yù)拌砂漿的稠度提高明顯，效果最佳的是WB，效果最差的是SX。WB可以提高速溶預(yù)拌砂漿的稠度，其他兩種與0.01%纖維素醚HEMC混合時，則沒有效果。

（2）引入引氣劑會稍微降低現(xiàn)成的預(yù)拌砂漿的保水性，并且三種引氣劑的TZ對砂漿的保水性影響最大。

（3）在預(yù)混砂漿中添加一定量的纖維素醚或者引氣劑時，其中纖維素醚會對引氣劑產(chǎn)生反作用，同時也會對保水率產(chǎn)生影響。即使纖維素醚的量很少，比如預(yù)混砂漿中不同引氣劑在與0.01%HEMC纖維素醚混合后，混入SX引氣劑的砂漿的抗壓強(qiáng)度略有提高，而在所有其他測試組中，預(yù)混砂漿的抗壓強(qiáng)度均下降，而WB混合的預(yù)拌砂漿顯示顯著降低了其保氣性能和抗壓強(qiáng)度。

與此同時，在對纖維素醚HPMC與HEMC進(jìn)行獨(dú)立性測試時發(fā)現(xiàn)，選擇不同類型的預(yù)拌砂漿，對于引氣劑而言，受兩種纖維素醚的影響規(guī)律基本相同，基本影響不顯著。

三、 分析與討論

（一）引氣劑對新拌砂漿性能的影響

（1）砂漿強(qiáng)度的增長受到引氣劑含量增加的阻礙。這種阻礙主要由于引氣劑具有較為顯著的穩(wěn)泡能力，孔隙率的增加降低了砂漿的強(qiáng)度。引氣劑高含量組的泡沫的保留率高于低含量組的保留率。具體如圖1所示。

（2）由于在砂漿加入了過量的纖維素醚，其中柔性聚合物將會增加。經(jīng)過固化之后的砂漿，系統(tǒng)中的缺陷是由于柔性聚合物和水泥水化形成的晶體結(jié)構(gòu)不相容造成的，則引起最終砂漿的抗壓強(qiáng)度降低。

（3）原料和水混合后，HPMC聚合物擴(kuò)散到水中并粘在水泥顆粒上，覆蓋層對水泥的水化過程產(chǎn)生了阻礙，砂漿的強(qiáng)度在一定程度上發(fā)生了降低。

（二）引氣劑對砂漿力學(xué)性能的影響

調(diào)整砂漿的稠度時，建議先添加少量引氣劑以調(diào)整砂漿的初始稠度。在實(shí)際工程中，考慮到引氣劑的滯時損失，即使反復(fù)攪拌，系統(tǒng)的引氣效果會繼續(xù)減弱。

四、 結(jié)語

（一）預(yù)拌砂漿中在不添加纖維素醚時，單受引氣劑單因素控制時，主要表現(xiàn)為如下規(guī)律：當(dāng)引氣劑小于0.002%閾值時，三種引氣劑隨著劑量的增加，效果越來越明顯。這樣可以進(jìn)一步提高預(yù)拌砂漿稠度，使得相應(yīng)的砂漿濕密度、保水率和抗壓強(qiáng)度等性能減弱。

（二）由于纖維素醚能夠?qū)σ龤鈩┊a(chǎn)生一定的破壞，有纖維素醚成分影響的引氣劑也導(dǎo)致纖維素醚的保水率略有降低。例如：兩種引氣劑松香熱聚物類以及相應(yīng)的三萜皂甙類，假如不摻入纖維素醚時，引氣劑的效果更好，反之則有一定程度的衰減。對于烷基苯磺酸鹽類引氣劑而言，當(dāng)加入纖維素醚之后，有一定效果增幅。因此，在進(jìn)行預(yù)拌砂漿的配合比設(shè)計(jì)時，應(yīng)特別注意纖維素醚和引氣劑的協(xié)同搭配的可行性。

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作者簡介：王正權(quán)，南京蘇寶科技股份有限公司。