ALC墻板專用薄層砌筑砂漿的制備及性能研究

田曉航，袁偉，孔金鳴，柯偉席，蔡良飛

（武漢三源特種建材有限責任公司，湖北 武漢 430080）

0 引言

隨著全球能源危機的出現(xiàn)，節(jié)能減排、利廢及可持續(xù)發(fā)展已成為我國的基本政策。蒸壓加氣混凝土（ALC）板因其高強輕質(zhì)、隔熱保溫、施工快捷方便等優(yōu)點受到了廣泛的重視和應用[1-2]，ALC墻板薄層砌筑砂漿市場需求量也隨之增大。目前用于ALC墻板的薄層砌筑砂漿大多為普通水泥砂漿，其具有抗壓強度高，抗拉強度和粘結(jié)強度低，柔韌性差，保水率低，易發(fā)生開裂等特點[3]，極大地影響了其推廣和應用。本研究在薄層砌筑砂漿中摻入可再分散乳膠粉、纖維素醚、消泡劑等化學外加劑，考察不同外加劑及摻量對ALC墻板專用薄層砌筑砂漿性能的影響。

1 試驗

1.1 原材料

水泥：P·O42.5水泥，媧石水泥有限公司，水泥的主要化學成分和物理力學性能見表1、表2；礦渣粉：比表面積768 m2/kg，7 d活性指數(shù)87.2%，28 d活性指數(shù)105.8%，武漢鑫源有限責任公司，主要化學成分見表1；雙飛粉：武漢荊隆有限公司；砂：河砂，40～70目；可再分散乳膠粉：8818，武漢欣運輝有限公司；消泡劑：D130粉體消泡劑，兆佳科技有限公司；纖維素醚：黏度100 Pa·s（MC10萬），成都賽德邦居科技有限公司；葡萄糖酸鈉：工業(yè)級，玉星生物股份有限公司。

表1 水泥和礦渣粉的主要化學成分 %

表2 水泥的物理力學性能

1.2 試驗方法

（1）薄層砌筑砂漿拉伸粘結(jié)強度試件制備：用抹刀在標準砌塊表面快速批刮一層薄層砌筑砂漿作為基底，批刮厚度不宜超過1 mm，并立即在其上面再抹2～3 mm厚的薄層砌筑砂漿，批抹后，砂漿表面應平整，待砂漿稍干后，用方框或鋼尺等工具按照圖1的位置要求，擠壓或切割砂漿至標準砌塊表面，形成6個40 mm×40 mm的拉拔粘結(jié)面，測試時，用環(huán)氧樹脂等高強度粘合劑在試件拉拔粘結(jié)面，粘貼拉拔接頭，粘結(jié)時應確保拉拔接頭不歪斜。

（2）養(yǎng)護制度：標準試驗條件為環(huán)境溫度（23±2）℃、相對濕度（50±5）%，且試驗區(qū)的循環(huán)風速應小于0.2 m/s，試驗時間是從砂漿和水或者液體混合時開始計算至拉伸粘結(jié)強度測定時的時間間隔。試體成型后放置在標準實驗條件下13 d，將拉拔頭粘在試體表面，繼續(xù)在標準試驗條件下繼續(xù)放置24 h，以（250±50）N/s的加荷速率測定砂漿的拉伸粘結(jié)強度。

（3）保水率測試：按照JC/T 890—2017《蒸壓加氣混凝土墻體專用砂漿》中7.2.3規(guī)定的方法進行。力學性能測試：抗壓強度及拉伸粘結(jié)強度按照JC/T 890—2017進行。

1.3 試驗方案

薄層砌筑砂漿的試驗配比如表3所示，4種化學外加劑均以外摻的形式加入。其中，葡萄糖酸鈉摻量為0.02%，纖維素醚摻量分別為0.1%、0.2%、0.3%和0.4%，可再分散乳膠粉摻量分別為0.2%、0.4%、0.6%和0.8%，消泡劑摻量分別為0.050%、0.075%、0.100%和0.125%。采用行星式攪拌機慢速攪拌3 min，攪拌均勻后成型，進行相關(guān)性能測試。

表3 薄層砌筑砂漿試驗配合比 %

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維素醚摻量對薄層砌筑砂漿保水率和力學性能的影響

與普通剪力墻相比，ALC墻板孔隙率大，具有較強吸水性，因此要求薄層砌筑砂漿具有很高的保水率。纖維素醚摻量對薄層砌筑砂漿保水率和力學性能的影響如表4所示。

表4 纖維素醚摻量對薄層砌筑砂漿保水率和力學性能的影響

由表4可以看出：

（1）隨著纖維素醚摻量的增加，薄層砌筑砂漿的保水率先增大后保持穩(wěn)定，當纖維素醚摻量為0.2%～0.4%時，薄層砌筑砂漿保水率不再發(fā)生變化，均為99.9%。這主要是由于纖維素醚可以吸附在水泥顆粒表面或者分散在顆粒間的溶液中，改變了新拌水泥漿體孔壁表面結(jié)構(gòu)，與水化產(chǎn)物一起縮小或堵塞了水分的輸送通道，降低水泥漿體的滲透系數(shù)，減少了水滲透量[4]，從而增加了砂漿的保水率。通過試驗結(jié)果確定纖維素醚摻量為0.2%，且以下所有試驗均按照此纖維素醚摻量再復摻其他外加劑進行。

（2）纖維素醚的摻入對薄層砌筑砂漿的14 d拉伸粘結(jié)強度基本沒有影響，纖維素醚可以增大薄層砌筑砂漿的黏度，但其不具有成膜性，故對拉伸粘結(jié)強度基本沒有影響。

纖維素醚的摻入對薄層砌筑砂漿的抗壓強度有很大的負面影響，隨著纖維素醚摻量的增加，薄層砌筑砂漿的密度不斷減小，28 d抗壓強度急劇降低，這主要是由于纖維素醚具有一定的引氣和穩(wěn)泡作用[5]，使薄層砌筑砂漿孔隙率增大，抗壓強度降低，與A1組相比，摻入0.4%纖維素醚的A5組抗壓強度降低了90.7%。

2.2 可再分散乳膠粉對薄層砌筑砂漿力學性能的影響

為了提高薄層砌筑砂漿的拉伸粘結(jié)強度，在砂漿中復摻一定量的可再分散乳膠粉，可再分散乳膠粉摻量對薄層砌筑砂漿力學性能的影響如表5所示。

表5 可再分散乳膠粉摻量對薄層砌筑砂漿力學性能的影響

由表5可以看出，可再分散乳膠粉的摻入可顯著提高薄層砌筑砂漿的拉伸粘結(jié)強度，這是由于可再分散乳膠粉屬于大分子高聚物，聚合物在水泥漿與骨料間形成具有較高粘結(jié)力的膜，并堵塞砂漿內(nèi)孔隙，改善了水化產(chǎn)物與骨料及未水化水泥顆粒的界面粘結(jié)[6]，當可再分散乳膠粉摻量為0.8%時，薄層砌筑砂漿的28 d拉伸粘結(jié)強度為0.63 MPa，是A3組的4.5倍。

可再分散乳膠粉對薄層砌筑砂漿的28 d抗壓強度有一定的影響，但膠粉摻量與抗壓強度的結(jié)果不是線性相關(guān)關(guān)系?？赡苁怯捎诳稍俜稚⑷槟z粉含有一定量具有引氣作用的表面活性組分，導致砂漿內(nèi)部孔隙率增大，從一定程度上降低薄層砌筑砂漿的抗壓強度。另一方面，可再分散乳膠粉在砂漿中形成薄膜，能夠有效填充孔隙，提高砂漿密實度，因而導致了可再分散乳膠粉摻量對薄層砌筑砂漿抗壓強度的影響沒有明顯的線性規(guī)律。

2.3 消泡劑摻量對薄層砌筑砂漿密度和力學性能的影響

纖維素醚的摻入會導致薄層砌筑砂漿抗壓強度明顯降低，為了解決這一問題，引入一定量的消泡劑，消泡劑摻量對薄層砌筑砂漿密度和力學性能的影響如表6所示。

表6 消泡劑摻量對薄層砌筑砂漿密度及28 d抗壓強度的影響

由表6可以看出，隨著消泡劑摻量的增加，薄層砌筑砂漿的密度不斷增大，摻量為0.075%～0.100%時，密度發(fā)生了突變，結(jié)合抗壓強度的結(jié)果可知，隨著消泡劑摻量的增加，薄層砌筑砂漿的抗壓強度隨之提高，且變化趨勢線與密度的變化趨勢基本吻合，可見消泡劑的摻入，對薄層砌筑砂漿的力學性能有較大的正面影響。消泡劑摻量為0.125%時，薄層砌筑砂漿的28 d抗壓強度較B3組提高了178.4%。消泡劑可以降低砂漿攪拌過程中的表面張力，抑制氣泡的產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生的氣泡[7]，抵消了纖維素醚引氣和穩(wěn)泡作用導致的孔隙率增大的情況，從而提高了薄層砌筑砂漿的抗壓強度。

2.4 緩凝劑摻量對薄層砌筑砂漿開放時間的影響

為了調(diào)整砂漿的施工狀態(tài)及可操作時間，在C3組試驗的基礎(chǔ)上，在實驗室模擬不同溫度及不同緩凝劑（硼酸）摻量對薄層砌筑砂漿2 h稠度損失率影響，結(jié)果如表7所示。

表7 緩凝劑摻量對薄層砌筑砂漿開放時間的影響

由表7可以看出，溫度對水泥水化進程影響較大，隨著溫度升高，水泥水化速度加快，砂漿在2 h內(nèi)完全失去工作性能。在砂漿中摻入硼酸，砂漿可操作時間延長，在高溫情況下?lián)饺胍欢颗鹚幔皾{放置2 h后仍具有良好的工作性能。這主要是由于硼酸易吸附于水泥顆粒表面，且隨著摻量的增加，吸附量增大，除此之外硼酸易與鈣離子形成絡(luò)合物，抑制水泥水化放熱，延緩水化產(chǎn)物生成，從而達到延緩水泥水化的目的。

3 結(jié)論

（1）隨著纖維素醚摻量的增加，薄層砌筑砂漿的保水率先增大后不變，當纖維素醚摻量為0.2%～0.4%時，薄層砌筑砂漿保水率均為99.9%。

（2）纖維素醚的摻入對薄層砌筑砂漿有很大的負面影響，隨著纖維素醚摻量的增加，孔隙率增大，28 d抗壓強度急劇降低，與A1組相比，摻入0.4%纖維素醚的A5組28 d抗壓強度降低90.7%；纖維素醚的摻入對薄層砌筑砂漿的14 d拉伸粘結(jié)強度基本沒有影響。

（3）隨著可再分散乳膠粉摻量的增加，薄層砌筑砂漿的拉伸粘結(jié)強度不斷提高，當可再分散乳膠粉摻量為0.8%時，薄層砌筑砂漿的拉伸粘結(jié)強度為0.63 MPa，是A3組的4.5倍；可再分散乳膠粉的加入對薄層砌筑砂漿的28 d抗壓強度有一定影響，但可再分散乳膠粉摻量與抗壓強度的結(jié)果不是線性相關(guān)關(guān)系。

（4）隨著消泡劑摻量的增加，薄層砌筑砂漿的密度和28 d抗壓強度呈遞增的趨勢，摻量為0.075%～0.100%時，密度和抗壓強度結(jié)果發(fā)生突變，消泡劑摻量為0.125%時，薄層砌筑砂漿的28 d抗壓強度較B3組提高了178.4%。

（5）隨著溫度升高，水泥水化速度加快，硼酸的摻入可以調(diào)整砂漿可操作時間，在高溫情況下?lián)饺胍欢康呐鹚?，砂漿放置2 h后仍具有良好的工作性能。