缓凝型保水增稠剂对预拌砂浆性能影响

缓凝型保水增稠剂对预拌砂浆性能影响

初景峰1, 2, 李家和1, 3, 赵松安2
( 11 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150001; 21 黑龙江华拓混凝土有限公司, 哈尔滨 150088;31 绿色建筑材料国家重点实验室, 北京 100024)

继商品混凝土在全国推广后, 预拌砂浆在我国的发达城市应用量也逐年增加, 实践证明, 采用由工业化工厂生产的预拌砂浆有效避免了现场拌制产生的砂浆质量波动大、浪费资源、污染环境等问题。从2007年9月1日起, 我省哈尔滨、大庆、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯、双鸭山、鹤岗被列入/ 禁现0城市, 3年内分三批实施禁止在施工现场搅拌砂浆。保水增稠材料的配制及选用是决定预拌砂浆性能的关键技术。目前, 国内预拌砂浆采用的保水增稠材料主要有稠化粉、保水增稠剂、塑化剂等[1- 4] 。为推动预拌砂浆在我省的推广应用, 研制适合本地原材料的保水增稠剂是目前的当务之急。本文结合工程实际, 研制了具有缓凝作用的保水增稠剂, 并通过试验研究了该保水增稠剂对砂浆的新拌性能和力学性能的影响。

1 试验用原材料及试验方法
( 1) 试验用原材料。水泥: P# C 32. 5水泥, 实测28d强度为36.8MPa; 缓凝型保水增稠剂: 自制, 材料主要成分为: 缓凝组分、保水增稠组分、增强组分、减水组分、载体等; 细骨料:中砂, 细度模数为2.3; 掺合料: 哈三电厂I级粉煤灰。( 2) 试验方法。砂浆的稠度、分层度、保水性、凝结时间、立方体抗压强度按JGJ/T705建筑砂浆基本性能试验方法6规定的方法进行; 砂浆稠度保留值的测定方法是将测完稠度的砂浆至于密封的容器中2h后, 将砂浆重新搅拌均匀后, 再测定砂浆的稠度, 将此稠度定义为砂浆稠度保留值。

2 缓凝型保水增稠剂的研制
在试验中选择砂浆的稠度、保水性、凝结时间(初凝)、砂浆28d强度为考核指标, 研究了缓凝型保水增稠剂中各组分对砂浆性能的影响, 其中, A 为缓凝组分, B 为保水增稠组分; C为增强组分, D为减水组分。砂浆配制时灰砂比为1B3, 用水量相同。
试验中发现如下规律, 见表1。由表1可知:
( 1) A组分能延长混凝土凝结时间, 使砂浆拌合物在较长时间内保持塑性状态, 以利于湿拌砂浆的运输和使用,但缓凝剂的掺量不宜过多, 否则会引起强度降低, 甚至长时间不凝结。

( 2) B 组分具有优良的增稠性、保水性和成膜性, 掺量相当低的情况下, 能够在砂浆中发挥理想的增稠作用, 同时还有非常好的保水效果。随A 组分掺量的逐渐增加, 砂浆和易性变好, 但是粘性也随着增加, 砂浆的分层度下降,保水性提高。A组分在足够长的时间里保持砂浆中的水分,使其凝结硬化过程得以持续进行。
( 3) C 组分用量对砂浆的稠度、保水性基本没有影响; 随C组分在常用掺量范围内, 随用量的增加, 砂浆凝结时间缩短, 强度提高。
( 4) D组分是一种阴离子型减水剂, 具有分散作用和润滑作用。减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面, 使水泥颗粒表面带有同一种电荷(负电荷), 形成静电排斥作用, 水泥颗粒相互分散; 水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜, 这层水膜具有很好的润滑作用, 提高了砂浆稠度。在砂浆的稠度保持一定时, D组分具有减少砂浆用水量和提高砂浆强度的作用。
在进行上述试验的同时, 采用正交试验, 利用极差和方差结果确定了缓凝型保水增稠剂中各组分的合理用量, 同时确定出了缓凝型保水增稠剂用量为胶凝材料用量的2%( 质量百分比)。

3 砂浆配合比
为了对比, 配制了水泥石灰混合砂浆, 其编号为H; 掺加2%的缓凝型保水增稠剂的砂浆标记为Z, 采用粉煤灰作为掺合料, 并将该种砂浆称为水泥粉煤灰混合砂浆, 水泥粉煤灰混合砂浆采用了黑龙江华拓混凝土有限公司工业化生产的预拌砂浆; 所有砂浆的稠度控制在70~ 80mm, 砂浆的配比见表2。

注: 1.石灰膏的稠度为120mm; 2. ZM71 5 组中粉煤灰超量取代系数为1.3, ZM 10 组和ZM15 组粉煤灰超量取代系数为1. 2。

4 试验结果分析
砂浆性能: 两种砂浆的性能见表3。

( 1) 水泥石灰混合砂浆稠度虽然控制在70 ~ 80mm范围内, 但2h 砂浆的稠度保留值仅为40mm 左右, 无法保证砌筑及抹灰要求, 同时保水性较低(在82. 8% ~ 85.3%范围内), 砂浆的初凝时间在3.8~ 4.1h之间。
( 2) 掺加缓凝型保水增稠剂的水泥粉煤灰混合砂浆2h稠度保留值为72~ 76mm 之间, 可以满足施工要求的稠度, 保水率比水泥石灰混合砂浆高, 超过DB23 /1357- 20105预拌砂浆生产应用技术规程6中规定的不小于88% 的规定, 具有较好的施工性, 其原因在于: 一是增稠保水组分具有良好的保水能力, 二是Ñ 级粉煤灰也具有一定的保水能力; 掺加缓凝型保水增稠剂的水泥粉煤灰混合砂浆初凝时间比水泥石灰混合砂浆延长7~ 8h, 说明掺加缓凝型保水增稠剂的砂浆可以在较长时间保持塑性, 有利于湿拌砂浆的运输和在施工现场储存及使用, 同时表明缓凝组分的缓凝效果良好。
( 3) 对比两种砂浆的强度发现, 掺加缓凝型保水增稠剂掺加缓凝型保水增稠剂的水泥粉煤灰混合砂浆28d强度比水泥石灰混合砂浆28d强度略高, 主要原因在于减水组分减少了砂浆的用水量, 使砂浆强度提高。试验中对强度等级为M 15的砂浆进行了收缩试验, 结果见表4。

从表3结果可见, 掺加缓凝型保水增稠剂的水泥粉煤灰混合砂浆各龄期收缩率均比水泥石灰混合砂浆小, 56d 时,其收缩率是水泥石灰混合砂浆的87.3%。如在抹灰砂浆中掺加缓凝型保水增稠剂, 有利于减少抹灰砂浆的开裂, 提高工程的质量。

5 结语
缓凝型保水增稠剂具有缓凝、保水增稠、增强及延缓砂浆初凝时间等功能。在砂浆稠度相同下, 缓凝型保水增稠剂的水泥粉煤灰混合砂浆的保水率、2h稠度保留值均比水泥石灰混合砂浆高。缓凝型保水增稠剂可使砂浆的初凝时间推迟7 ~ 8h, 在较长的时间内具有塑性, 有利于运送及施工。

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