新型干拌砂浆稠化粉的研究
新型干拌砂浆稠化粉的研究
广东省建筑材料研究院，广东，广州 510160
本文来于互连网 1、前言
随着国家商务部、建设部等部门联合在我国部分城市禁止搅拌砂浆工作的开展，预拌砂浆作为一种新型建筑材料在全国得到了迅速的发展。可以预见，预拌砂浆，特别是普通干拌砂浆将成为继商品混凝土后的又一量大面广的建筑材料。 与传统砂浆配制技术相比，干拌砂浆的技术核心是砂浆添加剂。砂浆添加剂几乎决定了干拌砂浆的产品质量、使用性能，以及干拌砂浆的成本，也可以说，干拌砂浆是否具有市场竞争能力，其核心取决于砂浆添加剂的使用。目前，国内生产普通干拌砂浆的企业所使用的添加剂主要包括纤维素醚类、消化石灰粉类、以及以非石灰类无机材料为载体的保水增稠材料。其中，纤维素醚类使用效果较好，但是由于其价格高，加之在砂浆中掺量少，计量控制难度大，难以在混合搅拌时分散均匀，因此造成干拌砂浆成本高、生产质量控制难度大；消化石灰粉类外加剂则由于其对环境的污染以及质量难以控制而基本被或淘汰；保水增稠材料则由于其价格低、在生产中易于控制而越来越得到砂浆生产企业的重视，这种材料以非石灰类无机材料为载体，不易受潮，在配料时易于控制，在砂浆中可以有效改善砂浆的工作性能及保水性能。
然而，目前市场上出现的保水增稠材料从产品品种到质量品质上差异非常大，价格从几百元到几万元不等，加之没有相关标准，令生产企业无所适从。事实上，作为普通干拌砂浆，其主要特点是用量大、价格低，质量指标以满足保水性和施工性能为主，因此其添加剂应能够满足以下要求：
价格较低，不宜超出现拌砂浆太多，以使普通干拌砂浆能为市场接受； 掺量不宜过低，应该在2％以上，否则普通干拌砂浆生产的计量和混合设备很难满足要求，增加了生产成本；
干拌砂浆的稠度和保水性要好，能够满足施工要求，强度、抗渗性、粘结性能够达到标准要求即可。
本文以上述要求为试验目标，配制出成本较低，以高吸附性层状硅酸盐类无机材料为主体的有机－无机复合稠化粉，专用于普通干拌砂浆，不仅可以明显改善砂浆的和易性和保水性，还可以大幅降低水泥用量，有效提高砂浆的性价比。
2、原材料与试验方法 2.1 原材料
水泥采用广州石井水泥厂生产的42.5R普通硅酸盐水泥，河砂细度模数为2.3，粉煤灰为二级灰。
所配制的新型稠化粉以具有高吸附性的层状硅酸盐类无机材料和工业废渣为主要材料，选用无机盐改性剂和有机烷基盐改性剂进行复合改性，材料和改性成本约800元左右，试验代号为ZW，推荐掺量为砂浆总量的4％。
为进行对比，试验选择了在广东地区销售的部分稠化材料进行了比对研究，分别是：
稠化粉A：华东某地生产稠化材料，市价600元，推荐掺量4％； 稠化粉B: 华东某地生产稠化材料，市价900元，推荐掺量4％；
稠化粉C：产稠化材料，市价40000元，推荐掺量1％（水泥用量）； 稠化粉D：广东产稠化材料，市价3000元，推荐掺量0.4％（水泥用量）； 稠化粉E：广东产稠化材料，市价1200元，推荐掺量3％（水泥用量）。 2.2 试验方法
根据《预拌砂浆》（JG/T230－2007）标准规定的试验方法进行试件制备和性能测试。
稠化粉的掺量按照产品推荐掺量掺加。
砂浆配合比：外购的稠化材料配合比均按照其推荐配方进行，稠化粉A和B由于没有提供配比，其配比选择与ZW一致。，具体配比见表1：
表1 对比试验配比 稠化粉代号 A B C D E ZW 水泥（％） 12.8 12.8 25 25 24.8 12.8 粉煤灰（％） 6.4 6.4 0 0 0 6.4 砂（％） 76.8 76.8 75 75 74.4 76.8 稠化粉（％） 4 4 0.2 0.1 0.7 4 3、试验结果与讨论
3.1 不同稠化粉的稠度和用水量比较
\\s
图1 不同稠化粉砂浆的用水量和稠度比较
从试验的目的出发，保持一致的稠度可以使试验结果更具有可比性，而从施工性能的角度出发，较少的用水量就可以达到较大的稠度可以使砂浆的施工性能更好，同时可以减少砂浆泌水、强度和耐久性达到最佳。稠化粉A、B在用水量达到22％时砂浆稠度仍然较小，同时拌和后泌水已经很严重，C、D、E、F、ZW均可以以16－18％的用水量就达到90mm以上的稠度，且砂浆拌和后表面没有明显泌水，其中C和ZW砂浆滑移性好，拌和阻力小。 3.2 不同稠化粉的保水性比较
\\s
图2 不同稠化粉砂浆的保水性比较
稠化粉C和ZW均可以使砂浆保水性达到95％左右，而其他稠化粉的砂浆保水性均达不到88％的要求，砂浆在静置一段时间后出现明显分层，再拌和时阻力明显增加。
3.3 不同稠化粉的气含量、强度比较
\\s
图3 不同稠化粉砂浆的含气量比较
\\s
图4 不同稠化粉砂浆的立方体强度和抗渗压力比较
砂浆含气量的增加可以使砂浆稠度变大，而过大的含气量又会使砂浆的强度下降、抗渗性能变差，一般而言，砂浆含气量不宜超过10％，英国标准规定I类砂浆含气量不大于12％，其他砂浆最大不超过15％。对砂浆产品而言，合适的含气量对砂浆的各项性能影响很大，如果以提高砂浆工作性能为目的增加含气量，则必然要增加其他提高砂浆粘结性能和抗渗性能的组分，使得砂浆成本剧增。稠化粉A、B砂浆虽然含气量很小，但其流动性能太差。而C、D、E砂浆含气量均大于10％，研究配制的稠化粉ZW砂浆含气量为6.5％，结合图1、3、4可见，砂浆稠度和用水量适中，强度和抗渗压力均较为理想。 3.5 不同稠化粉配制的砂浆价格比较
按照水泥400元/吨，砂50元/吨，粉煤灰150元/吨计算各砂浆配比的成本，如图5所示。
\\s
图5 不同稠化粉砂浆的成本比较
由图5可见，对比而言，本试验研究配制的ZW稠化粉具有较高的性价比。 3.6 新型稠化粉掺量对砂浆性能的影响
为试验ZW新型砂浆稠化粉对砂浆性能的影响，试验研究了不同掺量情况下稠化粉对砂浆性能的影响。试验统一用水量为17％。
图6 稠化粉ZW掺量对砂浆稠度和保水性的影响
随着ZW稠化粉掺量的增加，砂浆稠度下降，同时保水性显著提高。当掺量达到5％时，砂浆稠度低于90mm，同时砂浆保水性增加趋势变缓，此时要保持较好的流动性能，则需要增加用水量。ZW稠化粉的增加可以提高砂浆的抗渗能力和粘结性能，如图7，同时砂浆立方体抗压强度也逐渐提高，在水泥用量只有12.8％的情况下，掺加2％的ZW稠化粉，砂浆强度既可以达到10MPa，但当掺量达到5％时，强度增幅趋缓，如图8。由于ZW稠化粉是以层状硅酸盐类无机材料微细粉体为主要原料，添加到砂浆内可以填充到砂浆内部的空隙中，使得砂浆更加密实，从而提高砂浆的各项力学性能。但当稠化粉掺量较大时，由于本试验所配制砂浆的水泥用量较少，ZW稠化粉掺量的继续增加使得水泥在砂浆中的掺量相对减少，当ZW掺量达到一定程度时，砂浆的抗压强度下降。因此在使用
中，需要根据砂浆的要求，调整水泥用量和ZW稠化粉的掺量，以使砂浆的性能和成本达到最优。
在本研究中，ZW稠化粉的适宜用水量为17％，当掺量为4％时，砂浆中水泥用量为12.8％，所配制的砂浆可以达到M10普通防水砂浆的水平，掺量为3％时，砂浆各项指标可以达到M10砌筑砂浆的水平。
图7 稠化粉ZW掺量对砂浆抗渗和粘结性能的影响
图8 稠化粉ZW掺量对砂浆强度的影响
4、结论
干拌砂浆中稠化材料组分起到至关重要的作用，影响了砂浆的各种性能，同时也决定了砂浆的生产成本，是砂浆是否具有产品竞争力的核心。对比市售的各类稠化材料，本试验研究的新型稠化材料具有较为明显的优势：
（1）具有较少的用水量、较低的含气量，砂浆工作性能和各项力学性能指标良好，可以使砂浆减少水泥用量，提高砂浆的抗渗性能和粘结性能。
（2）特别适合于普通干拌砂浆的生产，有利于砂浆的生产质量控制，降低砂浆的生产成本，使得砂浆具有较高的性价比。
（3）通过调整ZW稠化粉掺量和水泥用量可以生产各种干拌砂浆。当水泥用量为12.8%时，掺4％ZW稠化粉可以生产普通防水砂浆和抹灰砂浆，掺量为3%时，可以配制M10干拌砌筑砂浆和地面砂浆，砂浆各项性能均超过标准要求。