建筑砂漿塑化劑的制備及性能研究
范德科 王棟民 高昱
中國礦業大學(北京)混凝土與環境材料研究所，北京100083
摘要：研究了引氣劑、減水劑、保水增稠劑等對建筑砂漿性能的影響，并通過復合調配，制備出一種性價比較高的砂漿塑化劑;并研究了添加塑化劑砂漿的含氣量、分層度、強度等性能。研究表明：在塑化劑摻量為1立方砂漿中摻150g時，改善和提高了砂漿的工作性和耐久性。
關鍵詞：干粉砂漿;砂漿塑化劑;工作性;耐久性
1前言
建筑砂漿是建筑工程中用量大、用途廣的材料。傳統砂漿一般現場拌制，施工和易性差、粘結力低、收縮大、耐久性差、用于內外墻飾面容易開裂、滲漏、空鼓、脫落等。而且現場拌制計量不準，也不可避免的產生資源浪費和環境污染。為了更好的控制質量、提高施工效率，干粉砂漿必然會代替現場拌制的傳統砂漿。無論從品質穩定性、優良的施工性，還是減少環境污染和節約投資等方面干粉砂漿都具有特殊的優越性[1]。為了實現文明施工和保護環境，我國大部分城市已經開始推行商品砂漿，而且2007年6月6日，建設部、環保總局等六個部局聯合下發了《關于城市城區限期禁止現場攪拌砂漿的通知》，干粉砂漿必然會得到更快的發展。
2試驗原材料及方法
2.1 試驗原材料
實驗用P.O.32.5 水泥，北京水泥廠生產，其化學及礦物組成和物理性能分別見表1、表2：
 實驗用砂：選用細度模數Mx=2.8～3.2的中砂，砂應符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》(JGJ52)的規定，并全部過5mm篩，砂的含泥量不應超過5%。 外加劑：實驗用外加劑主要有減水劑、增稠保水劑、引氣劑。
膨潤土：試驗用遼寧鈣凌源基膨潤土、鈉基膨潤土、遼寧紅山鈣基膨潤土、河北宣化鈣基膨潤土，化學成分如表3。
 2.2 實驗方法 建筑砂漿的稠度試驗、密度試驗、分層度試驗、凝結時間試驗、立方體抗壓強度試驗、抗凍性試驗、收縮試驗按照JGJ 70-90《建筑砂將基本性能試驗方法》執行，配合比設計按照JGJ98-2000《砌筑建筑砂漿配合比設計規程標準》執行。
膨潤土膨脹倍、吸蘭量的測試方法按照行標《膨潤土試驗方法》(JC/T593-1995)執行。
3.實驗結果及分析
3.1引氣劑摻量對建筑砂漿性能的影響
試驗通過起泡性能試驗、實用性等決定采用十二烷基硫酸鈉作為引氣劑[2]。從用水量、分層度、泌水量、密度、含氣量及抗壓強度等方面來研究引氣劑對建筑砂漿性能的影響。建筑砂漿以M7.5為主進行試驗，其配合比為水泥：砂子=1:5,用水量依稠度在70～80mm控制?？疾焐皾{的七天強度。試驗數據見表4。引氣劑的摻量既要達到引氣量(≤20%),且有較好的保持性,即要求靜置一小時含氣量減少不大于4%,還要保證抗壓強度達到基準建筑砂漿的75%以上。砂漿的分層度控制在10～30mm的范圍內，從表4看，分層度都大于20mm。
3.1.1引氣劑摻量與建筑砂漿含氣量的關系
從圖1可得，隨著引氣劑摻量的增大，砂漿含氣量增大。當引氣劑增大到十萬分之7.98時，砂漿含氣量達到了飽和點，即使引氣劑摻量再增加，砂漿含氣量也不再增大;當引氣劑摻量超過十萬分之6.84，砂漿含氣量的保持性變差，靜置一小時后含氣量減少值增大。由以上分析可知，塑化劑中引氣劑摻量的飽和點為十萬分之7.98;需要進一步解決的是砂漿含氣量的保持性問題。
  3.1.2引氣劑摻量與砂漿用水量的影響 砂漿內部大量微小氣孔的引入，相當于將內部的水置換出來，這樣起到了減水的作用，節約了拌和用水[3]。引氣劑的摻入使得建砂漿的拌和用水量減少，引氣劑的摻量增大，減水量也增大。
 3.1.3引氣劑摻量與砂漿抗壓強度的關系 如圖3所示，隨著引氣劑摻量的增加，砂漿的抗壓強度呈下降的趨勢。當引氣劑摻量大于十萬分之7.98時，砂漿的抗壓強度比小于75%。為了兼顧塑化劑適用于低等級強度的建筑砂漿，引氣劑摻量為十萬分之7.98,還得適當的提高建筑砂漿的抗壓強度。由前面分析可知，引氣劑對砂漿性能的影響是：隨著引氣劑的摻量增加，砂漿的含氣量增加，用水量減少，泌水減小;而砂漿的密度下降，抗壓強度也下降。
3.2增稠劑對建筑砂漿性能的影響
砂漿塑化劑中另一種重要的成分是增稠劑，采用的增稠劑是甲基纖維素醚。增稠劑的主要作用是保水、增稠，也能起到穩泡的作用[4]。為了確定塑化劑中增稠劑的摻量，將引氣劑的摻量固定在十萬分之7.98,改變增稠劑的摻量，研究增稠劑對建筑砂漿性能的影響，數據如表5所述。增稠劑的摻入對建筑砂漿分層度的基本沒有影響，需水量略有增加。主要作用是對建筑砂漿含氣量的保持性、泌水率比有重大的影響。
  隨著增稠劑摻量的增加，建筑砂漿靜置一小時的含氣量增加，在摻量為十萬分之0.08時，含氣量達到最大值，建筑砂漿初始含氣量均在14%左右，這說明增稠劑對建筑砂漿中氣泡起穩定的作用，十萬分之0.08還是增稠劑在砂漿中的適宜摻量，如圖4所示。因為液相粘度及表面粘度的提高會減慢液膜中液體滲出的平均速度，使液膜不容易變薄。另外，提高液相粘度會減慢表面活性劑分子的擴散速度，對泡沫穩定有利。而提高表面粘度會促使牢固的表面膜的形成，增加泡沫的穩定性。  3.4 觸變潤滑劑對砂漿性能的影響
實驗采用膨潤土為觸變潤滑劑。對砂漿性能的影響見表6。從表中可以看出，隨著膨潤土摻量的增加，分層度明顯減小。但是砂漿的抗壓強度也相應的減小了。
 3.5 減水劑對砂漿性能的影響
建筑砂漿中摻入引氣劑、增稠劑、觸變潤滑劑后，雖然可以提高新拌砂漿的工作性，如降低砂漿的分層度，降低砂漿的密度，減少泌水，但是也降低了砂漿抗壓強度。通過減水劑與前面三種添加劑復合降低砂漿的水灰比來補償由于引氣劑的摻入砂漿損失的抗壓強度。
選用較廉價的木質素磺酸鈣作為減水劑，不僅具有減水作用，還略有引氣作用[5，6]。這樣將木質素磺酸鈣與引氣劑、增稠劑、觸變潤滑劑復合，既可以適當降低引氣劑的摻量，又可以提高建筑砂漿的抗壓強度。下面的試驗，以M7.5為例，引氣劑、增稠劑、觸變潤滑劑的摻量分別為十萬分之7.98、0.08和14，木鈣的摻量從0～萬分之2.5。從圖5可以看出，隨減水劑摻量的增加，砂漿抗壓強度增大，且都大于基準砂漿的75%(8.5MPa)。
 3.6 塑化劑對砂漿凝結時間和粘結強度的影響 塑化劑對建筑砂漿的粘結強度有較大的提高，如表7所述。就凝結時間來說，摻塑化劑略有緩凝作用，建筑砂漿的凝結時間略有延長，這對施工是有利的。
 3.7 塑化劑對砂漿耐久性的影響
摻塑化劑的建筑砂漿比空白建筑砂漿的滲透壓力比大，說明塑化劑提高了建筑砂漿抗滲水能力。建筑砂漿產生泌水時，會留下泌水通道，在硬化建筑砂漿體內產生孔隙。泌水越多，產生的空隙就越多。這些孔隙雖小，但足以形成壓力水的滲水通道。而且，由于泌水產生的空隙一般都是連通孔，對砂漿的抗滲性能造成很大的影響[7]，從表8中可以得到，塑化劑的摻入，提高了建筑砂漿的抗滲性能，同時也提高了砂漿的抗凍融性能，這主要由于孔結構影響水泥建筑砂漿的強度、抗滲性、抗凍融性等。
 4 結論 通過前面實驗與分析，可以得出以下幾點結論：
1.砂漿塑化劑中引氣劑對性能的影響為：引氣劑摻量在十萬分之7.98左右，可以引入適宜的氣量，使砂漿用水量減少，密度降低，泌水減少，但是會降低抗壓強度。
2.增稠劑在摻量十萬分之0.1時可以使砂漿就不泌水，在摻量十萬分之0.08可以很好的保持引入氣泡的穩定性。觸變潤滑劑在摻量十萬分之21時分層度就控制的很理想了，但是它影響了建筑砂漿的強度，十萬分之14是適宜摻量。
3.減水劑減少用水量，提高砂漿強度，還有引氣作用，萬分之1.5可達到理想效果。
4.摻入塑化劑可以明顯改善新拌砂漿的性能，改善砂漿的和易性，降低了砂漿的分層度，杜絕了砂漿的泌水現象，減少了砂漿的拌和用水量，降低了砂漿的密度。而提高粘結強度，延長凝結時間。
參考文獻
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[4] 張冠倫,混凝土外加劑原理與應用[M].北京:中國建筑工業出版社,1989: 1-4
[5]陳建奎,混凝土外加劑原理與應用[M].北京:中國計劃出版社,2004
[6] H. Uchikawa, S.Hanehara, T. Shirasaka, et al. Effect of admixture on hydration of cement, adsorptive behavior of admixture and fluidity and setting of fresh cement paste. Cement and Concrete Research [J]. 1992,22(3):1115-1129
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