不同的引氣劑對濕拌砂漿化學改性研究

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.洛陽理工學院 材料科學與工程學院，河南 洛陽 471000)

濕拌砂漿是由膠凝材料、細集料、外加劑、水等組分按照一定的比例在攪拌站經過計量、拌制后，采用攪拌運輸車運至使用地點，放入專用容器儲存，并在規定時間內使用完畢的濕拌混合物[1-6]。由于濕拌砂漿在企業以集中的方式通過嚴格的質量控制體系進行生產，以產品的形式運輸到施工工地使用；所以，濕拌砂漿質量穩定可控、成本較低，避免了施工工地的粉塵污染問題，而且使機械化施工成為可能[7-10]。

目前，我國濕拌砂漿處于起步階段，應用主要局限于廣東、浙江、江蘇、山東等沿海省份。濕拌砂漿在使用中仍然存在開放時間控制不好、稠度損失過大、前期強度偏低等質量問題[11-16]。而濕拌砂漿外加劑對于濕拌砂漿質量的控制至關重要，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種引氣劑對濕拌砂漿性能的影響，為濕拌砂漿的推廣和應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

(1)水泥：采用黃河同力水泥廠生產的P·O42.5水泥；其化學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：中砂和細砂按一定的比例混合，粒徑小于4.75 mm ，細度模數2.1；

(3)粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰(洛陽熱電廠)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級;

(6)纖維素醚：甲基羥丙基纖維素醚(HPMC)，20萬黏度;

(7)緩凝材料：葡萄糖酸鈉。

1.2 實驗方法

砂漿的稠度、凝結時間、保水率、強度和容重按照JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能實驗方法》的規定進行實驗測定；砂漿的抗壓強度按照GB 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行測定。

2 結果與討論

采用的砂漿配比，具體結果如表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 不同引氣劑對濕拌砂漿初始稠度的影響

不同引氣劑對濕拌砂漿初始稠度的影響，結果如圖1所示。

圖1 不同引氣劑對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的用量對濕拌砂漿初始稠度的影響最大，從65 mm增至110 mm,松香對濕拌砂漿初始稠度的影響最小。這是因為引氣劑的加入能夠在濕拌砂漿中引入氣泡，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 不同引氣劑對濕拌砂漿稠度經時損失的影響

從圖2可以看出，在相同的摻量下，隨著時間的延長，濕拌砂漿的稠度逐漸降低，這是因為引入濕拌砂漿中的氣泡隨著時間的延長逐漸破裂。從引氣量和氣泡穩定性來看，AOS對濕拌砂漿稠度經時損失的控制是最好的；其次是LAS，最差的是K12；這是因為K12引入的氣泡直徑比較大而且穩定性差造成的。

圖2 不同引氣劑對濕拌砂漿稠度經時損失的影響Fig.2 Effect of different air-entraining agents on the consistency loss of wet-mixed mortar over time

2.3 不同引氣劑對濕拌砂漿保水率的影響

不同引氣劑對濕拌砂漿保水率的影響，結果如圖3所示。

圖3 不同引氣劑對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

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

2.4 不同引氣劑對濕拌砂漿初凝時間的影響

不同引氣劑對濕拌砂漿初凝時間的影響，結果如圖4所示。

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

初凝時間是決定濕拌砂漿開放時間的重要因素，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，濕拌砂漿的初凝時間也相應增加。其中，AOS對濕拌砂漿初凝時間的影響最大。

2.5 不同引氣劑對濕拌砂漿28 d抗壓強度的影響

不同引氣劑對濕拌砂漿28 d抗壓強度的影響，結果如圖5所示。

圖5 不同引氣劑對濕拌砂漿28 d抗壓強度的影響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抗壓強度呈現先緩慢增加后急劇降低的趨勢。引氣劑摻量小于0.015%時，對強度的影響不明顯，當引氣劑的摻量超過0.015%以后，會嚴重影響濕拌砂漿28 d抗壓強度。這是因為引氣量增加時，混凝土的受壓面積減少而降低承載力，從而使濕拌砂漿28 d抗壓強度降低。在相同的摻量下，使用AOS的濕拌砂漿強度略高于使用其它引氣劑的砂漿。

3 結語

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

(3)濕拌砂漿的初凝時間隨著引氣劑用量的增加相應增加，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種引氣劑的用量對濕拌砂漿的強度影響非常明顯。當摻量超過0.015%時會嚴重降低濕拌砂漿的28 d抗壓強度。