不同的引气剂对湿拌砂浆化学改性研究

郑宝春，张 华，贾康伟，茹晓红

(1.金华城建商品混凝土有限公司，浙江 金华 321000；2.洛阳理工学院 材料科学与工程学院，河南 洛阳 471000)

湿拌砂浆是由胶凝材料、细集料、外加剂、水等组分按照一定的比例在搅拌站经过计量、拌制后，采用搅拌运输车运至使用地点，放入专用容器储存，并在规定时间内使用完毕的湿拌混合物[1-6]。由于湿拌砂浆在企业以集中的方式通过严格的质量控制体系进行生产，以产品的形式运输到施工工地使用；所以，湿拌砂浆质量稳定可控、成本较低，避免了施工工地的粉尘污染问题，而且使机械化施工成为可能[7-10]。

目前，我国湿拌砂浆处于起步阶段，应用主要局限于广东、浙江、江苏、山东等沿海省份。湿拌砂浆在使用中仍然存在开放时间控制不好、稠度损失过大、前期强度偏低等质量问题[11-16]。而湿拌砂浆外加剂对于湿拌砂浆质量的控制至关重要，湿拌砂浆外加剂中主要成分有缓凝材料、保水增稠材料、引气材料以及改善砂浆工作性能的材料组成[17-21]。其中，引气材料对湿拌砂浆的性能影响非常重要，为此研究了十二烷基苯磺酸钠(LAS)、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸钠(K12)、α-烯基磺酸钠(AOS)5种引气剂对湿拌砂浆性能的影响，为湿拌砂浆的推广和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

(1)水泥：采用黄河同力水泥厂生产的P·O42.5水泥；其化学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：中砂和细砂按一定的比例混合，粒径小于4.75 mm ，细度模数2.1；

(3)粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰(洛阳热电厂)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)聚羧酸高性能减水剂：自制;

(5)引气剂：十二烷基苯磺酸钠、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠均为工业级;

(6)纤维素醚：甲基羟丙基纤维素醚(HPMC)，20万黏度;

(7)缓凝材料：葡萄糖酸钠。

1.2 实验方法

砂浆的稠度、凝结时间、保水率、强度和容重按照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能实验方法》的规定进行实验测定；砂浆的抗压强度按照GB 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》进行测定。

2 结果与讨论

采用的砂浆配比，具体结果如表3所示。

表3 M7.5湿拌砂浆配合比Tab.3 Mix proportion of M7.5 wet-mixed mortar kg/m3

2.1 不同引气剂对湿拌砂浆初始稠度的影响

不同引气剂对湿拌砂浆初始稠度的影响，结果如图1所示。

图1 不同引气剂对湿拌砂浆初始稠度的影响Fig.1 Effect of different air-entraining agents on the initial consistency of wet-mixed mortar

从图1可以看出，随着引气剂用量的增加，湿拌砂浆的初始稠度逐渐增加。在不同的掺量下条件下，AOS的用量对湿拌砂浆初始稠度的影响最大，从65 mm增至110 mm,松香对湿拌砂浆初始稠度的影响最小。这是因为引气剂的加入能够在湿拌砂浆中引入气泡，提高了湿拌砂浆的柔软度和施工性能，降低了湿拌砂浆的容重。

2.2 不同引气剂对湿拌砂浆稠度经时损失的影响

从图2可以看出，在相同的掺量下，随着时间的延长，湿拌砂浆的稠度逐渐降低，这是因为引入湿拌砂浆中的气泡随着时间的延长逐渐破裂。从引气量和气泡稳定性来看，AOS对湿拌砂浆稠度经时损失的控制是最好的；其次是LAS，最差的是K12；这是因为K12引入的气泡直径比较大而且稳定性差造成的。

图2 不同引气剂对湿拌砂浆稠度经时损失的影响Fig.2 Effect of different air-entraining agents on the consistency loss of wet-mixed mortar over time

2.3 不同引气剂对湿拌砂浆保水率的影响

不同引气剂对湿拌砂浆保水率的影响，结果如图3所示。

图3 不同引气剂对湿拌砂浆保水率的影响Fig.3 Effect of different air entraining agents on water retention of wet-mixed mortar

对湿拌砂浆保水性能影响最大的属于纤维素醚类和淀粉类材料，以及砂浆中砂子的级配程度。从图3可以看出，引气剂的种类和掺量对湿拌砂浆的保水率几乎没有影响。

2.4 不同引气剂对湿拌砂浆初凝时间的影响

不同引气剂对湿拌砂浆初凝时间的影响，结果如图4所示。

图4 不同引气剂对湿拌砂浆初凝时间的影响Fig.4 Effect of different air-entraining agents on the initial setting time of wet-mixed mortar

初凝时间是决定湿拌砂浆开放时间的重要因素，也是决定湿拌砂浆工作性能的重要因素。从图4可以看出，随着引气剂用量的增加，湿拌砂浆的初凝时间也相应增加。其中，AOS对湿拌砂浆初凝时间的影响最大。

2.5 不同引气剂对湿拌砂浆28 d抗压强度的影响

不同引气剂对湿拌砂浆28 d抗压强度的影响，结果如图5所示。

图5 不同引气剂对湿拌砂浆28 d抗压强度的影响Fig.5 Effect of different air-entraining agents on 28 d compressive strength of wet-mixed mortar

从图5可以看出，随着引气剂用量的增加，湿拌砂浆28 d抗压强度呈现先缓慢增加后急剧降低的趋势。引气剂掺量小于0.015%时，对强度的影响不明显，当引气剂的掺量超过0.015%以后，会严重影响湿拌砂浆28 d抗压强度。这是因为引气量增加时，混凝土的受压面积减少而降低承载力，从而使湿拌砂浆28 d抗压强度降低。在相同的掺量下，使用AOS的湿拌砂浆强度略高于使用其它引气剂的砂浆。

3 结语

(1)十二烷基苯磺酸钠、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠这5种引气剂的用量对湿拌砂浆初始稠度均有明显的影响，其中影响最大的是α-烯基磺酸钠;

(2)不同的引气剂对湿拌砂浆保水率的影响很小，对湿拌砂浆稠度经时损失的影响主要是不同引气剂的稳泡性能。AOS在湿拌砂浆中的稳泡性能最好，所以其对湿拌砂浆稠度经时损失的控制是最好的;

(3)湿拌砂浆的初凝时间随着引气剂用量的增加相应增加，但是变化不大;

(4)十二烷基苯磺酸钠、三萜皂甙、松香、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠这5种引气剂的用量对湿拌砂浆的强度影响非常明显。当掺量超过0.015%时会严重降低湿拌砂浆的28 d抗压强度。