預拌砂漿常用外加劑研究

0引言

預拌砂漿根據生產(chǎn)方式分為濕拌砂漿和干混砂漿，加水拌合而成的濕拌拌合物稱(chēng)為濕拌砂漿，干態(tài)材料混合而成的固態(tài)混合物稱(chēng)為干混砂漿。預拌砂漿所涉及的原材料較多，除了膠凝材料、集料、礦物摻合料外，還需摻加外加劑等用以改善其塑性、保水性、稠度等性能。預拌砂漿的外加劑品種眾多，從化學(xué)成分上可分為纖維素醚、淀粉醚、可再分散乳膠粉、膨潤土等；從使用功能上可分為引氣劑、穩定劑、抗裂纖維、緩凝劑、速凝劑、減水劑、分散劑等。文章針對預拌砂漿中幾種常用外加劑的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1預拌砂漿常用外加劑

1.1引氣劑

引氣劑是一種活性劑，常見(jiàn)的種類(lèi)有松香樹(shù)脂類(lèi)、烷基和烷基芳烴磺酸等。引氣劑分子中具有親水基團和憎水基團，當砂漿中加入引氣劑時(shí)，引氣劑分子的親水基團與水泥顆粒吸附在一起，而憎水基團和微小氣泡相連并均勻分布在砂漿中，從而延緩水泥的早期水化進(jìn)程，提高砂漿的保水性能、降低稠度損失率，同時(shí)微小氣泡可以起到潤滑作用，改善砂漿的泵送性和可噴涂性。

王東梅研究了引氣劑對預拌機械噴涂砂漿性能的影響，研究發(fā)現：引氣劑在砂漿中引入了大量微小氣泡，改善了砂漿的和易性，降低了泵送、噴涂過(guò)程中的阻力，減少了堵塞現象；引氣劑的加入降低了砂漿的拉伸粘結強度性能，隨著(zhù)摻量增大砂漿的拉伸粘結強度性能損失增加；引氣劑改善了砂漿的稠度、2h稠度損失率和保水率等性能指標，提高了機械噴涂砂漿的噴涂和泵送性能，另一方面則引起了砂漿抗壓強度和粘結強度的損失。

蔡劍育研究了三種常見(jiàn)市售預拌砂漿引氣劑對預拌砂漿的影響，研究表明不考慮纖維素醚作用的情況下，引氣劑摻量的增加能有效降低預拌砂漿的濕密度，砂漿的含氣量和稠度大大增加，保水率和抗壓強度有所下降；而通過(guò)研究摻加纖維素醚及引氣劑的砂漿性能指標變化發(fā)現，引氣劑和纖維素醚混合后要考慮二者的適應性，纖維素醚可能會(huì )導致某些引氣劑失效，從而使得砂漿的保水率下降。

單摻引氣劑、減縮劑以及將兩者混合對砂漿的性能有一定的影響。王全磊發(fā)現，引氣劑的摻入使得砂漿收縮率得到提高，減縮劑的摻加使得砂漿收縮率顯著(zhù)下降，二者都可以延緩砂漿圓環(huán)的開(kāi)裂。當把兩者混合后，砂漿的收縮率變化不大，抗裂性能得到增強。

1.2可再分散乳膠粉

可再分散乳膠粉是當今預制干粉砂漿的重要組成部分，它是高分子聚合物乳液經(jīng)過(guò)髙溫高壓、噴霧干燥、表面處理等工藝加工而成的水溶性有機聚合物。Roger認為可再生乳膠粉在水泥砂漿中所形成的乳液在砂漿內部形成聚合物膜結構，能夠提高水泥砂漿抵抗破壞的能力。

王培銘等人對可再分散乳膠粉在水泥砂漿中的應用研究結果表明，可再分散乳膠粉可以提高材料的彈性和韌性，改善新拌砂漿的流動(dòng)性能，并具有一定的減水作用。其團隊探索了養護制度對砂漿拉伸粘結強度的影響問(wèn)題，得出了和大濱嘉彥相同的結論，即可分散乳膠粉使暴露在自然環(huán)境中的砂漿具有耐溫濕變化的性能。王培銘還應用XCT研究了改性砂漿中不同種類(lèi)膠粉對孔結構的影響，認為改性砂漿與普通砂漿相比，無(wú)論孔的數量和孔的體積均偏大。

陳為熊選用了不同牌號、摻量的改性膠粉來(lái)測試其對防水砂漿相關(guān)性能的影響，研究結果表明，改性膠粉摻量在1.0%～1.5%范圍內時(shí)，不同牌號的膠粉性能較為均衡。在水泥中摻入可再分散性乳膠粉后,水泥初期水化速率減慢,聚合物膜包裹水泥顆粒,水泥得到了充分水化,各項性能都得以提高。王謙等通過(guò)研究發(fā)現,將可再分散性乳膠粉摻入水泥砂漿中可起到減水作用,乳膠粉與水泥可以形成網(wǎng)絡(luò )結構從而增強砂漿的粘結強度，減少砂漿的空隙，改善砂漿的性能。

彭家惠等研究了可再分散乳膠粉對特細砂水泥砂漿性能的改性效果，其研究中固定灰砂比為1:2.5，稠度（70±5）mm，膠粉摻量選取灰砂質(zhì)量的0～3%，通過(guò)SEM分析了改性砂漿28d微觀(guān)性能的變化，結果顯示可再分散乳膠粉摻量越高，在砂漿水化產(chǎn)物表面形成的聚合物膜越連續，改善砂漿性能越好。

周竹發(fā)等研究了可再分散性乳膠粉在EPS保溫砂漿中的作用機理，研究表明其與水泥砂漿攪拌混合后,將聚合物顆粒與水泥凝結，相互之間形成堆積層，在水化過(guò)程中形成完整的網(wǎng)狀結構，從而大大提高保溫砂漿的粘結抗拉強度和施工性能。

1.3稠化粉

稠化粉的作用是提高砂漿的綜合性能，它是采用多種無(wú)機材料、有機高聚物、表面活性劑等多種專(zhuān)用材料配制而成的非引氣型粉狀材料。稠化粉中包括可再分散乳膠粉、膨潤土、無(wú)機礦物粉、保水增稠劑等，對物理水分子有一定的吸附作用，不僅可以增加砂漿的稠度和保水性，還與各種水泥具有良好的相容性，能夠顯著(zhù)提高砂漿的各項性能。曹春等人]研究了HJ-C2稠化粉對干混普通砂漿性能的影響，結果表明稠化粉對干混普通砂漿的稠度和28d抗壓強度的影響都不大，對砂漿的分層度有較好的改善作用。赫赫研究了稠化粉及各組分在不同摻量下對新拌砂漿物理及力學(xué)指標、耐久性的影響，研究結果表明，新拌砂漿的和易性由于稠化粉的加入有了很大的改善，可再分散乳膠粉的摻入提高了砂漿的抗折強度，降低了砂漿的抗壓強度，纖維素醚和無(wú)機礦物料的摻入使得砂漿的抗壓及抗折強度都下降；各組分對干粉砂漿的耐久性都產(chǎn)生了影響，使得砂漿的收縮性增大。王軍等研究了膨潤土與纖維素醚復摻對預拌砂漿各性能指標的影響，在保證砂漿性能良好的情況下，得出膨潤土的較佳摻量為10kg/m³左右，纖維素醚的較佳摻量為膠凝材料總量的0.05%，在此比例上，二者復摻出的稠化粉對砂漿綜合性能影響較好。

1.4纖維素醚

纖維素醚源于19世紀30年代的法國農業(yè)家Anselme Payon對植物細胞壁的定義。它是通過(guò)來(lái)自木材與棉花的纖維素與燒堿反應，然后再加入醚化劑發(fā)生化學(xué)反應后制得。由于纖維素醚具有良好的保水、增稠作用，故在水泥里加入少量纖維素醚后，即能對新拌砂漿的工作性能起到改善作用。在水泥基材料中，纖維素醚常用的品種包括甲基纖維素醚（MC)、羥乙基纖維素醚（HEC）、羥乙基甲基纖維素醚（HEMC）、羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），其中羥丙基甲基纖維素醚和羥乙基甲基纖維素醚應用最為普遍。

王海峰發(fā)現羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）對自流平砂漿的流動(dòng)性、保水性和黏接強度有著(zhù)很大的影響。結果表明，纖維素醚能大幅度提高砂漿的保水性，降低砂漿的稠度，并起到良好的緩凝效果；當羥丙基甲基纖維素醚的加入量在0.02%～0.04%之間時(shí)，砂漿的強度有明顯降低。徐芬蓮利用烴丙基甲基纖維素醚摻量的變化，討論了烴丙基甲基纖維素醚對預拌砂漿性能的影響。結果顯示，纖維素醚起到了引氣效果，改善了砂漿的工作性能，其保水性使砂漿的分層度降低，并使砂漿可操作時(shí)間達到延長(cháng)的效果，是一種有效改善砂漿性能的外加劑；研究過(guò)程還發(fā)現纖維素醚的摻量不能過(guò)高，過(guò)高則會(huì )導致砂漿的含氣量明顯增加，從而導致密度降低，強度損失并對砂漿質(zhì)量產(chǎn)生影響。詹鎮峰等研究了纖維素醚對預拌砂漿各項性能的影響，研究表明纖維素醚的摻加顯著(zhù)改善了砂漿的保水性，同時(shí)對砂漿有明顯的減水效果，纖維素醚還能使砂漿拌合物的密度降低、凝結時(shí)間延長(cháng)、抗折及抗壓強度降低。纖維素醚和淀粉醚是建筑砂漿常用的兩種外加劑，彭景元研究了二者復合摻入干混砂漿中對砂漿性能的影響，結果顯示二者復配對砂漿粘結強度有顯著(zhù)的提高。

較多的學(xué)者研究了纖維素醚對水泥砂漿強度的影響，但是由于纖維素醚品種眾多，分子的參數也各有差異，造成改性水泥砂漿性能差別較大。歐志華等研究了纖維素醚的粘度及摻量對水泥漿力學(xué)性能的影響，結果顯示，用粘度大的纖維素醚改性的水泥砂漿強度反而低，纖維素醚摻量增加，水泥漿的抗壓強度呈現出降低并最終穩定的趨勢，抗折強度則呈現出增加、降低、穩定和略增加的變化過(guò)程。

2結語(yǔ)

（1）針對外加劑的研究還局限于試驗研究，對水泥基材料性能的影響缺乏深入的理論體系支撐。外加劑的摻加對水泥基材料分子組成變化、界面連接強度變化、水化進(jìn)程的影響等還缺乏量化分析。

（2）外加劑的使用效果應突出體現在工程應用上，目前許多的分析還局限于實(shí)驗室分析。墻體基材種類(lèi)的不同、表面的粗糙度程度、吸水率等對預拌砂漿的物理指標的要求不同，不同季節、溫度、風(fēng)速、所使用機械的功率及操作方法等等都直接影響了預拌砂漿的使用效果。要達到工程上良好的使用效果，應對預拌砂漿充分進(jìn)行多元化及個(gè)性化設計，并充分考慮企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)配置及成本等要求，對實(shí)驗室配方進(jìn)行生產(chǎn)驗證，從而達到最大程度上的優(yōu)化。