濕拌砂漿性能影響因素的探究

陳均僑 曹小榮 王啟宇

（廣東浪淘砂新型材料有限公司）

0 引言

目前濕拌砂漿處于興起推廣階段，各地區(qū)差異較大，廣東省起步早、發(fā)展快，濕拌砂漿用量占總砂漿用量的80%以上，深圳市甚至達(dá)95%以上。而我國(guó)大部分地區(qū)發(fā)展較慢，市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力巨大。濕拌砂漿的產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求不難，困難的是如何滿(mǎn)足施工要求，即如何調(diào)節(jié)開(kāi)放時(shí)間，這也成為濕拌砂漿推廣應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。如何做好濕拌砂漿，讓濕拌砂漿能夠快速的在全國(guó)發(fā)范圍內(nèi)全面推廣，還需要我們做很多的努力。

濕拌砂漿保塑性的好壞直接影響了濕拌砂漿的使用質(zhì)量，如果保塑性達(dá)不到預(yù)期的效果，很容易被施工單位投訴，也容易出現(xiàn)濕拌砂漿大面積提前干硬的質(zhì)量事故。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中我們遇到很多狀況，比如，濕拌砂漿到工地后狀態(tài)干散沒(méi)有粘性、濕拌砂漿出現(xiàn)假凝現(xiàn)象、濕拌砂漿開(kāi)放時(shí)間縮短提前干硬、濕拌砂漿施工后出現(xiàn)爆點(diǎn)等情況。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的濕拌砂漿的問(wèn)題，我們也相應(yīng)的找到原因，并做了實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)了影響濕拌砂漿保塑性能的一些主要原因。

1 濕拌砂漿初始稠度大小對(duì)濕拌砂漿的影響

濕拌砂漿初始稠度太小，濕拌砂漿初始狀態(tài)的自由水含量偏少，導(dǎo)致濕拌砂漿稠度損失過(guò)快，為了驗(yàn)證這一現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)如下試驗(yàn)：設(shè)計(jì)M10濕拌砂漿試驗(yàn)，通過(guò)加水量改變濕拌砂漿的初始稠度，研究不同初始稠度濕拌砂漿的稠度經(jīng)時(shí)損失規(guī)律。

圖1是不同初始稠度的濕拌砂漿的稠度經(jīng)時(shí)損失變化圖，從圖中可以看出，濕拌砂漿的初始稠度越小，8小時(shí)的稠度損失越大，砂漿的保塑時(shí)間大大縮短，因此我們?cè)谏a(chǎn)濕拌砂漿的時(shí)候一定要將濕拌砂漿體系中的初始自由水加夠，才能保證濕拌砂漿的可塑時(shí)間，濕拌砂漿的初始稠度最好能控制在95～105mm之間。

表1 試驗(yàn)原材料配合比 （㎏/m3）

圖1 不同初始稠度的濕拌砂漿的稠度經(jīng)時(shí)損失

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，不同初始稠度的濕拌砂漿在條件養(yǎng)護(hù)箱中的凝結(jié)時(shí)間隨初始稠度的增大而增大，主要原因是初始稠度較小的濕拌砂漿中的自由水偏少，因此凝結(jié)時(shí)間偏短。不同初始稠度濕拌砂漿的7天、28天抗壓強(qiáng)度隨濕拌砂漿的初始稠度的增加而減小，主要原因是因?yàn)椴煌跏汲矶鹊臐癜枭皾{的水灰比隨著初始稠度的增加而變大，水灰比越小砂漿強(qiáng)度越大。

表2 不同初始稠度砂漿的凝結(jié)時(shí)間和7天、28天抗壓強(qiáng)度

2 摻合料中氧化鈣的含量對(duì)濕拌砂漿性能的影響

生產(chǎn)濕拌砂漿的原材料石灰石粉中氧化鈣的含量對(duì)濕拌砂漿的影響也很大，實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)石灰石粉如果顯強(qiáng)堿性，那么濕拌砂漿的稠度經(jīng)時(shí)損失會(huì)很大，砂漿會(huì)表現(xiàn)出干散，提前干硬的情況。根據(jù)這一現(xiàn)象我們?cè)O(shè)計(jì)試驗(yàn)，將石灰石粉不同比例用氧化鈣替代，分析不同氧化鈣替代比例的石粉制備濕拌砂漿后的狀態(tài)。

通過(guò)表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著氧化鈣摻量的提高，濕拌砂漿的需水量逐漸增大；圖2的結(jié)果顯示濕拌砂漿的凝結(jié)時(shí)間隨氧化鈣參量的增加而逐漸變短，表4的結(jié)果可以看出稠度損失隨氧化鈣摻量的增大而逐漸增大；分析原因主要是因?yàn)樯矣鏊畷?huì)反應(yīng)變成熟石灰，這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)消耗一定量的自由水，因此濕拌砂漿的需水量隨著氧化鈣含量的增大而增大。生石灰在濕拌砂漿中會(huì)消耗很多自由水，同時(shí)生成的熟石灰會(huì)使?jié)癜枭皾{的初始體系中的鈣離子和氫氧根離子濃度升高，濕拌砂漿的凝結(jié)時(shí)間相應(yīng)縮短。

表3 試驗(yàn)原材料配合比 （㎏/m3）

圖2 石粉中氧化鈣的含量對(duì)濕拌砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響

表4 石粉中氧化鈣的含量對(duì)濕拌砂漿保塑時(shí)間的影響

3 粉料中半水石膏、二水石膏對(duì)濕拌砂漿的影響

假凝是指水泥摻水?dāng)嚢韬?，幾分鐘?nèi)物料就失去流動(dòng)性，經(jīng)過(guò)劇烈攪拌后，水泥漿又恢復(fù)流動(dòng)性達(dá)到正常凝結(jié)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)在使用某品牌的P.O42.5R水泥時(shí)，濕拌砂漿會(huì)出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。查閱相關(guān)資料[1]發(fā)現(xiàn)了假凝的主要原因是應(yīng)為鋁酸三鈣的含量或活性偏低，而石膏又過(guò)度脫水，特別是石膏過(guò)度脫水的同時(shí)伴有堿含量高時(shí)特別容易出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。因此我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了不同摻量的半水石膏和二水石膏對(duì)濕拌砂漿的影響。

表5 試驗(yàn)原材料配合比 （㎏/m3）

從圖3、圖4中可以看出，半水石膏對(duì)濕拌砂漿的稠度損失有較大的影響，二水石膏則影響不是很大，這與已經(jīng)報(bào)道[1]出來(lái)的文獻(xiàn)中的結(jié)果是一致的，半水石膏在遇水后使?jié)癜枭皾{液相中SO42-過(guò)高，快速生成了無(wú)明顯熱效應(yīng)的水化產(chǎn)物，如次生石膏（CaSO4·2H2O）、鉀石膏（K2SO4·CaSO4·H2O）等，次過(guò)程消耗了濕拌砂漿的中的自由水，濕拌砂漿自由水的減少稠度損失增大。

圖3 半水石膏的含量對(duì)濕拌砂漿稠度損失的影響

圖4 二水石膏的含量對(duì)濕拌砂漿稠度損失的影響

從圖5中的結(jié)果我們可以看出，濕拌砂漿的凝結(jié)時(shí)間隨著水泥中半水石膏含量的增大而降低，主要原因是半水石膏在遇水后快速形成的次生石膏（CaSO4·2H2O）、鉀石膏（K2SO4·CaSO4·H2O）為水泥的硬化提供了晶核，促進(jìn)了水泥的硬化。

圖5 水泥中半水石膏的含量對(duì)濕拌砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響

從圖6的結(jié)果可以看出，濕拌砂漿的凝結(jié)時(shí)間隨著水泥中二水石膏含量的增大而增大，說(shuō)明二水石膏對(duì)水泥有緩凝作用，其主要的原因是水泥中的鋁酸三鈣遇水很快反應(yīng)，二水石膏可以很快與鋁酸三鈣及氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)生成難溶于水的水化硫鋁鈣（即鈣礬石C3A·3Ca-SO4·Ca（OH）2，在C3A粒子表面形成包裹層，阻止了C3A進(jìn)一步水化，使溶液中鋁酸鹽的溶解度降低，以致鋁酸鈣的水化產(chǎn)物不能分離出來(lái)，從而對(duì)水泥起到緩凝作用?？偳€(xiàn)的趨勢(shì)我們可以看出，當(dāng)二水石膏的摻量達(dá)到5%的是否這種緩凝作用趨于平緩，因此，水泥中二水石膏的摻量應(yīng)和鋁酸三鈣的含量成一定比例關(guān)系,并非越多越好。

圖6 水泥中二水石膏的含量對(duì)濕拌砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響

4 總結(jié)

濕拌砂漿初始稠度的大小直接影響了濕拌砂漿的保塑效果，在生產(chǎn)過(guò)程中濕拌砂漿體系中初始的自由水沒(méi)有加夠，導(dǎo)致砂漿稠度損失大，保塑性差，提前干硬等情況；因此我們生產(chǎn)濕拌砂漿的出廠(chǎng)稠度盡量控制在95～105mm為佳。

制備濕拌砂漿的摻合料，如石粉中摻入了生石灰，導(dǎo)致石灰石粉呈堿性，堿性的石粉在濕拌砂漿中會(huì)加速水泥的水化，導(dǎo)致濕拌砂漿稠度損失變大，凝結(jié)時(shí)間縮短。因此，我們?cè)谠牧系倪M(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)要控制石粉的pH值為中性。

水泥中的鋁酸三鈣含量以及水泥中的石膏的類(lèi)型和含量也會(huì)引起濕拌砂漿的質(zhì)量波動(dòng)，如果水泥中的鋁酸三鈣含量偏高，濕拌砂中加入糖類(lèi)的緩凝劑后會(huì)加速鋁酸三鈣的溶解[2]，如果水泥中的二水石膏含量偏少，那么鋁酸三鈣不能與二水石膏形成鈣釩石，鋁酸三鈣快速硬化，濕拌砂漿出現(xiàn)促凝現(xiàn)象。

綜上所述，我們?cè)谏a(chǎn)濕拌砂漿的時(shí)候要嚴(yán)格控制原料的品質(zhì)、生產(chǎn)的流程、出廠(chǎng)檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，只有嚴(yán)格把控好每個(gè)環(huán)節(jié)才能生產(chǎn)出好的濕拌砂漿。