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外加剂对机制砂抹灰砂浆施工性能的影响
摘要：针对机制砂抹灰砂浆现场施工岀现的问题主要硏究了纤维素醚、引气剂膨润土和减水剂及其复掺对机制砂抹灰砂浆性能的影响规律，结果表眀纤维柰醚槮量増加砂浆保水率眀喦增加8d抗压强度下降但过量増加纤維素醚会降低施工性能増加引气剂施工性能好28d抗压强度急剧降低増加膨润土和减水剂砂浆抗下垂性好有利于施工但砂浆稠化快结论是几种外加剂合理复掺的机制砂抹灰砂浆不仅具有良好的保水率和28d抗压强度而且具有良好的施工性能。
引言：
随着各地推行预拌砂浆政策的落实全国掀起了一股砂浆预拌化的热潮。由于天然河砂正在枯竭以及天然河砂干燥消耗大量能源的现实机制砂的生产及在预拌砂浆中的应用已成主流例如郑州市近三年就投产了10余家机制砂预拌砂浆厂。机制砂是由石灰石经机械破碎筛分而成其颗粒尖锐粗糙且带有棱角同时机制砂在生产过程产生一定量的石粉。将部分石灰石粉掺入砂浆中在满足砂浆的性能要求的同时即降低了砂浆原材料成本又避免了二次污染。在机制砂抹灰砂浆中掺入适量保水材料(纤维素醚)产品各性能均满足国家标准GBT25181-2010《预拌砂浆》对干混普通抹灰砂浆的性能指标要求但在现场施工会反应出各种问题纤维素醚掺量太少砂浆上墙容易下垂纤维素醚掺量太多砂浆太黏大面积施工工人劳动强度大等。本文就针对机制砂抹灰砂浆在施工中出现的问题对机制砂抹灰砂浆中外加剂种类、掺量、作用及机理进行了研究。
试验原材料及试验方法
试验原材料：
水泥：强度等级为P·O 42.5 级水泥其他技术指标均满足GB 175通用硅酸盐水泥》规定的指标要求。
机制砂：取自郑州市某干混砂浆企业主要矿物是碳酸钙颗粒粒径大于0.075mm机制砂的细度模数为2.8,符合级配2区。
石灰石粉：由石灰石袆崙机制砂过程形成的未再加工),主要矿物是碳酸钙颗粒粒径小于0.075mm小于45μm颗粒含量占总石粉量的65%
外加剂：羟丙基甲基纤维素醚(简称纤维素醚国产)、引气剂、减水剂、膨润土均为市售产品。
水:城市自来水。
试验方法：
干混抹灰砂浆的稠度、保水性、体积密度和硬化后抗压强度均按JJT702009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的规定进行其中干混抹灰砂浆的稠度通过加水量控制为90-100mm。
干混抹灰砂浆的基准配合比及性能见表1。
外加剂对机制砂抹灰砂浆性能的影响规律的研究是以表1的配合比为基准采用固定变量法研究外加剂种类及参量的变化对抹灰砂浆性能影响规律。
试验结果及分析
保水剂(纤维素醚)的影响
从表1可以看出本试验的基准砂浆的保水率为87.6%,不满足国家标准GBT25l812010《预拌砂浆》对干混抹灰砂浆的保水率的要求(≥88%)所以要添加保水材料。目前在干混砂浆中使用的保水材料主要是甲基羟乙基纤维素醚(MHEC)和甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)本试验使用的纤维素醚是甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)(国产),黏度为7.5万(厂家标注)试验结果见表2。
从表2可以看出随纤维素醚掺量的增加在掺水量基本不变的条件下砂浆稠度(包括静置2h后)基本不变但保水率明显提高湿密度下降28d抗压强度明显下降。
干混普通抹灰砂浆中掺入纤维素醚0.2kg砂浆抗下垂性能很差(即砂浆在上墙时容易下滑)如果干混普通抹灰砂浆中掺入纤维素醚大于等于0.3kgt砂浆的抗下垂性能增加但是砂浆黏度太大导致施工性能变差(即不容易抹开工人劳动强度大)。
国家标准GBT25181—2010《预拌砂浆》对干混普通抹灰砂浆的主要性能指标水率≥88%凝结时间3~9h,2h稠度损失率≤30%强度等级(M5M75、M0.0、M50等)。从表2还可以看出干混普通抹灰砂浆中掺入纤维素醚0.2kgt砂浆即可满足保水率≥88%的要求其他指标也均满足要求。但是工程应用中表明如果
导致上述结果的机理有三个方面:
(1)主要是由其分子结构决定的纤维素醚同时具有亲水基团(羟基醚基)和憎水基团(甲基、葡萄糖环)是一种表面活性剂具有表面活性从而具有引气效应在砂浆中引入均匀细小气泡一方面改善施工性能另一方面降低砂浆强度。
(2)纤维素醚内部分子结构对水有一定的吸附性这些水在很长时间内慢慢蒸发使砂浆保水性提高。
(3)纤维素醚溶于水后成为一种胶体在砂浆颗粒之间形成一层润滑膜促使水泥和砂浆颗粒的均匀融合另外这种膜还具有润滑效果提高砂浆的和易性从而防止离析并获得均匀一致的可塑体但工程应用表明纤维素醚掺量过大导致砂浆黏聚力过大(特别是机制砂砂浆中含一定量石粉)又导致砂浆施工性能变差。
引气剂的影响
传统抹灰砂浆是通过掺入石灰膏改善施工性能后来通过掺入引气剂来改善砂浆的施工性能。传统的砂浆引气剂也称砂浆王主要在现场拌制砂浆时掺入由于砂浆中引气量不仅与引气剂本身的质量、掺量等有关还与砂浆其他原材料的质量、掺量有关其次还与搅拌方式及搅拌时间等因素有关所以现场拌制砂浆摻砂浆王经常出现砂浆掉粉的质量问题但不能完全否认引气剂在抹灰砂浆(特别是机制砂抹灰砂浆)中的作用。
本试验在纤维素醚掺量为0.3kg的机制砂基准砂浆中掺入一种市售的引气剂试验结果如表3。
从表3可以看出随引气剂的增加掺水量基本不变时砂浆稠度基本不变砂浆保水率稍有增加28d抗压强度明显下降当砂浆湿密度小于1800kgm3时硬化体28d抗压强度急剧下降。
工程应用表明抹灰砂浆湿密度越小(即砂浆中含气量越大)砂浆越好施工这是因为引气剂引入的气体在砂浆中起到滚珠轴承的作用改善了砂浆的工作性能是湿砂浆中含气量越大硬化后的孔隙率越多硬化体力学性能大为降低。综合砂浆的施工性能和力学性能砂浆的湿密度应该控制在1800-1900kgm3。
影响砂浆中含气量的因素有纤维素醚的种类和掺量、引气剂的种类和掺量、减水剂的种类和掺量以及外加剂之间的相互作用本试验研究还表明水泥的种类以及粉煤灰的质量对砂浆引气剂的引气效果也有很大影响一般烧失量越大、颜色越深的水泥和粉煤灰会严重抑制引气剂的引气效果。此外干混砂浆加水后搅拌速度越快和搅拌时间越长砂浆含气量越多。
砂浆中含气量(用砂浆湿密度表示)应该作为砂浆的一项施工性能指标在工地随时监测当不符合指标要求,可以反映到产品生产厂通过调整配合比来控制。
增稠剂(膨润土)及減水剂的影响
砂浆增稠剂是能改变砂浆稠度能改变砂浆施工性能和抗下垂性的外加剂。有机增稠剂有淀粉醚无机增稠剂有膨润土、海泡石等在抹灰砂浆中必须要掺入适量的增稠剂以增加砂浆的抗下垂性对于大面积抹灰这是很重要的一项施工性能指标。本试验对钙基膨润土对机制砂抹灰砂浆性能的影响进行了试验研究试验结果见表4。
从表4可以看出随着膨润士掺量的增加(代替石粉)掺水量不变稠度值明显减小(说明砂浆变稠)保水率增加湿密度增加强度约有降低。该结果说明膨润土对机制砂抹灰砂浆有明显的增稠作用而且对強度影响较小。
膨润土( Bentonite)在砂浆中的作用是由膨润土的组成成分和内部结构决定的。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:型皛体结构由于蒙脱石昰胞形成的层状结构存在某些阳离子如Ca、MgNa、K等且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定易被其他阳离子交换,故具有较好的离子交换性、吸水膨胀性、触变性等。膨润土吸水体积膨胀补偿水泥砂浆的体积收缩使砂浆具有抗裂的性能膨润土在水中可形成悬浮的胶状物具有黏结性增强砂浆的黏结强度防止砂浆剥落膨润土还能形成层间水膜具有润滑性能冋以提高砂浆的和易性、可塑性。总的来说膨润土在砂浆中能起到保水增稠的作用。此外,膨润土有很好的触变性即膨润土浆体在静置以后变稠,但再次搅拌则可恢复原来的流动状态这种性能赋予抹灰砂浆很好的抗下垂性和抹平性能。
表4表明每吨干混机制砂抹灰砂浆中掺入5kg膨润土砂浆稠度就满足不了施工稠度要求。要解决这个问题有两个方案:是增加水二是掺减水剂。增加水会进一步降低强度所以本试验硏究采用掺适量減水剂的办法采用脂肪族高效减水剜减水率25%红色粉末)試验结果见表5。
从表5可以看出当干混砂浆中外拷土5kg并掺水量不变时随脂肪族减水剂掺参量增加砂浆稠度明显增加保水率湿密度和28d抗压度均呈增长趋势砂浆静置2h后砂浆稠度失钬大但还在标规定范围内(≤309%)工程应用表明掺膨润土和减水剂的砂浆大面积抹灰砂浆抗下垂性好但砂浆干的快特别是夏季施工问题较严重经试配表明夏季施工砂浆中掺入适量缓凝剂,大面积施工有很好效果。
掺复合外加剂的机制砂抹灰砂浆的性能
根据每种外加剂对机制砂枺灰砂浆性能的影响规律确定机制砂抹灰砂浆中的复合外加剂由每吨干混砂浆中外掺571kg复合外加由5kg膨润士、025kg纤维素醚006kg引气剂、04kg脂肪族减水剂组成)。砂浆的配合比见表6。
从表6可以看出掺复合外加剂的机制砂抹灰砂浆的保水性和28d抗压强度均已满足M7.5干混普通抹灰砂浆的国家标准要求。工程应用表明该配合比的机制砂抹灰砂浆的施工性很好抗下垂性好、容易抹平施工中砂浆不黏抹刀砂浆硬化后不空鼓、不开裂。在夏季施工中可以掺入适量(约0.Ikg砂浆)缓凝剂如葡萄糖酸钠。
结论
对于机制砂抹灰砂浆在每吨干混砂浆中掺入02kg纤维素酝就能满足砂浆的保水率要求但在现场施工会反应出各种问题砂浆太黏黏抹刀砂浆上墙容易下垂大面积施工砂浆容易干(特别是夏天)等本试验的硏究结果表明在机制砂抹灰砂浆中要掺入复合外加才能具有较好的施工性能本硏究确定机制砂抹灰砂浆中的复合外加剂由每吨干混砂浆中外掺571kg复合外加剂该复合外加岫5kg土、025kg纤维素醚、006kg引气剂04kg脂族減水剂组成。返回搜狐，查看更多
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