不同的引氣劑對(duì)濕拌砂漿化學(xué)改性研究

鄭寶春，張 華，賈康偉，茹曉紅

(1.金華城建商品混凝土有限公司，浙江 金華 321000；2.洛陽(yáng)理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000)

濕拌砂漿是由膠凝材料、細(xì)集料、外加劑、水等組分按照一定的比例在攪拌站經(jīng)過(guò)計(jì)量、拌制后，采用攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至使用地點(diǎn)，放入專(zhuān)用容器儲(chǔ)存，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用完畢的濕拌混合物[1-6]。由于濕拌砂漿在企業(yè)以集中的方式通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系進(jìn)行生產(chǎn)，以產(chǎn)品的形式運(yùn)輸?shù)绞┕すさ厥褂?；所以，濕拌砂漿質(zhì)量穩(wěn)定可控、成本較低，避免了施工工地的粉塵污染問(wèn)題，而且使機(jī)械化施工成為可能[7-10]。

目前，我國(guó)濕拌砂漿處于起步階段，應(yīng)用主要局限于廣東、浙江、江蘇、山東等沿海省份。濕拌砂漿在使用中仍然存在開(kāi)放時(shí)間控制不好、稠度損失過(guò)大、前期強(qiáng)度偏低等質(zhì)量問(wèn)題[11-16]。而濕拌砂漿外加劑對(duì)于濕拌砂漿質(zhì)量的控制至關(guān)重要，濕拌砂漿外加劑中主要成分有緩凝材料、保水增稠材料、引氣材料以及改善砂漿工作性能的材料組成[17-21]。其中，引氣材料對(duì)濕拌砂漿的性能影響非常重要，為此研究了十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸鈉(K12)、α-烯基磺酸鈉(AOS)5種引氣劑對(duì)濕拌砂漿性能的影響，為濕拌砂漿的推廣和應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

(1)水泥：采用黃河同力水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥；其化學(xué)成分和基本性能如表1所示；

表1 水泥的基本性能Tab.1 Basic properties of cement

(2)砂：中砂和細(xì)砂按一定的比例混合，粒徑小于4.75 mm ，細(xì)度模數(shù)2.1；

(3)粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰(洛陽(yáng)熱電廠)基本性能如表2所示;

表2 粉煤灰的基本性能Tab.2 Basic properties of fly ash

(4)聚羧酸高性能減水劑：自制;

(5)引氣劑：十二烷基苯磺酸鈉、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí);

(6)纖維素醚：甲基羥丙基纖維素醚(HPMC)，20萬(wàn)黏度;

(7)緩凝材料：葡萄糖酸鈉。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

砂漿的稠度、凝結(jié)時(shí)間、保水率、強(qiáng)度和容重按照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能實(shí)驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定；砂漿的抗壓強(qiáng)度按照GB 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

采用的砂漿配比，具體結(jié)果如表3所示。

表3 M7.5濕拌砂漿配合比Tab.3 Mix proportion of M7.5 wet-mixed mortar kg/m3

2.1 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初始稠度的影響

不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初始稠度的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初始稠度的影響Fig.1 Effect of different air-entraining agents on the initial consistency of wet-mixed mortar

從圖1可以看出，隨著引氣劑用量的增加，濕拌砂漿的初始稠度逐漸增加。在不同的摻量下條件下，AOS的用量對(duì)濕拌砂漿初始稠度的影響最大，從65 mm增至110 mm,松香對(duì)濕拌砂漿初始稠度的影響最小。這是因?yàn)橐龤鈩┑募尤肽軌蛟跐癜枭皾{中引入氣泡，提高了濕拌砂漿的柔軟度和施工性能，降低了濕拌砂漿的容重。

2.2 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿稠度經(jīng)時(shí)損失的影響

從圖2可以看出，在相同的摻量下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，濕拌砂漿的稠度逐漸降低，這是因?yàn)橐霛癜枭皾{中的氣泡隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸破裂。從引氣量和氣泡穩(wěn)定性來(lái)看，AOS對(duì)濕拌砂漿稠度經(jīng)時(shí)損失的控制是最好的；其次是LAS，最差的是K12；這是因?yàn)镵12引入的氣泡直徑比較大而且穩(wěn)定性差造成的。

圖2 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿稠度經(jīng)時(shí)損失的影響Fig.2 Effect of different air-entraining agents on the consistency loss of wet-mixed mortar over time

2.3 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿保水率的影響

不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿保水率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿保水率的影響Fig.3 Effect of different air entraining agents on water retention of wet-mixed mortar

對(duì)濕拌砂漿保水性能影響最大的屬于纖維素醚類(lèi)和淀粉類(lèi)材料，以及砂漿中砂子的級(jí)配程度。從圖3可以看出，引氣劑的種類(lèi)和摻量對(duì)濕拌砂漿的保水率幾乎沒(méi)有影響。

2.4 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初凝時(shí)間的影響

不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初凝時(shí)間的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿初凝時(shí)間的影響Fig.4 Effect of different air-entraining agents on the initial setting time of wet-mixed mortar

初凝時(shí)間是決定濕拌砂漿開(kāi)放時(shí)間的重要因素，也是決定濕拌砂漿工作性能的重要因素。從圖4可以看出，隨著引氣劑用量的增加，濕拌砂漿的初凝時(shí)間也相應(yīng)增加。其中，AOS對(duì)濕拌砂漿初凝時(shí)間的影響最大。

2.5 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿28 d抗壓強(qiáng)度的影響

不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿28 d抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同引氣劑對(duì)濕拌砂漿28 d抗壓強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of different air-entraining agents on 28 d compressive strength of wet-mixed mortar

從圖5可以看出，隨著引氣劑用量的增加，濕拌砂漿28 d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先緩慢增加后急劇降低的趨勢(shì)。引氣劑摻量小于0.015%時(shí)，對(duì)強(qiáng)度的影響不明顯，當(dāng)引氣劑的摻量超過(guò)0.015%以后，會(huì)嚴(yán)重影響濕拌砂漿28 d抗壓強(qiáng)度。這是因?yàn)橐龤饬吭黾訒r(shí)，混凝土的受壓面積減少而降低承載力，從而使?jié)癜枭皾{28 d抗壓強(qiáng)度降低。在相同的摻量下，使用AOS的濕拌砂漿強(qiáng)度略高于使用其它引氣劑的砂漿。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)十二烷基苯磺酸鈉、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉這5種引氣劑的用量對(duì)濕拌砂漿初始稠度均有明顯的影響，其中影響最大的是α-烯基磺酸鈉;

(2)不同的引氣劑對(duì)濕拌砂漿保水率的影響很小，對(duì)濕拌砂漿稠度經(jīng)時(shí)損失的影響主要是不同引氣劑的穩(wěn)泡性能。AOS在濕拌砂漿中的穩(wěn)泡性能最好，所以其對(duì)濕拌砂漿稠度經(jīng)時(shí)損失的控制是最好的;

(3)濕拌砂漿的初凝時(shí)間隨著引氣劑用量的增加相應(yīng)增加，但是變化不大;

(4)十二烷基苯磺酸鈉、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉這5種引氣劑的用量對(duì)濕拌砂漿的強(qiáng)度影響非常明顯。當(dāng)摻量超過(guò)0.015%時(shí)會(huì)嚴(yán)重降低濕拌砂漿的28 d抗壓強(qiáng)度。