新型干混砂漿增稠保水外加劑的研究

楊芳芳，湯靜芳，鄭素群

(1.浙江華特新材料股份有限公司，浙江 臨安 311300；2.浙江華特實業集團有限公司，浙江 臨安 311300)

新型干混砂漿增稠保水外加劑的研究

楊芳芳1，湯靜芳2，鄭素群1

(1.浙江華特新材料股份有限公司，浙江 臨安 311300；2.浙江華特實業集團有限公司，浙江 臨安 311300)

通過膨潤土復合材料(BP-WT)在砂漿中的應用研究，確定了BP-WT是一種值得推薦的砂漿增稠保水外加劑。對BP-WT的作用機理進行了分析，并與其他產品進行了對比試驗，對BP-WT在應用中的優點進行了概括。

膨潤土復合材料；兌水比例；作用機理

1 前言

近年來，為了提高和穩定砂漿質量，實現文明施工和保護環境，我國部分大城市已開始推行干混砂漿，而且干混砂漿已列入我國21世紀重點發展的十大建筑材料之一。干混砂漿是經烘干篩分處理的細集料與無機膠結料、保水增稠材料、礦物摻和料和添加劑按一定比例混合而成的一種顆粒狀或粉狀混合物，其中化學添加劑的使用是干粉砂漿與傳統砂漿的最大區別之一。目前，干粉砂漿中應用最廣泛的化學添加劑是纖維素醚類，主要用來控制砂漿的稠度、抗流掛性及保水性，纖維素醚類外加劑具有用量小、保水性好、粘聚力高、耐久性好等特點[1]。但其施工操作性不好，而且纖維素醚本身具有引氣作用，摻量過大會帶來降低砂漿的強度、增加干燥收縮等弊病[2]。另外，纖維素醚類產品市場價格較高，產品售價一般在3～7萬元/t，這也在一定程度上阻礙了干粉砂漿在國內的應用進展。因此，研制一種新型的具有改善砂漿施工性、保水性、抗流掛性，且具有經濟價值的纖維素醚替代品十分必要。

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土，其特殊的結構使之具有許多優良的性能，如陽離子交換性、膨脹性、粘結性和觸變性等，加之膨潤土原礦成本較低，因此被廣泛應用在各工業領域。在砂漿外加劑方面，國外已有產品推向市場，但國內未見有相關報道。本文以膨潤土為主要原料，對膨潤土復合材料作為干混砂漿增稠保水外加劑進行了研究。

2 試驗方法及結果討論

2.1 原材料

膨潤土取自浙江華特實業集團膨潤土堆料場；水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥；石英砂粒度為30～120目；可再分散乳膠粉為國民淀粉化學有限公司的FX2350型號乳膠粉；纖維素醚為蘇州天普化工股份有限公司的HK75000s型號纖維素醚；膨潤土復合材料為自制(以下簡稱為BP-WT)。

2.2 試驗方法

抗流掛性根據EN1308測試；保水性根據JG/T 230-2007砂漿保水性試驗方法測試；粘度及觸變指數采用Brookfield DV-Ⅱ+ Pro粘度計測定。

2.3 試驗結果及討論

(1)膨潤土復合材料性能試驗。

本試驗采用的測試系統原料質量比(%)為：水泥35.4、石英砂61.2、干粉乳膠3.0、流變助劑0.4。試驗結果見表1。

表1 膨潤土復合材料對砂漿性能的影響

由表1可見，使用纖維素醚時，砂漿的抗流掛及觸變性能不好。采用BP-WT作為流變助劑，砂漿的抗流掛性有所改善，觸變性能明顯提高。

(2)兌水比例試驗。

在試驗中，我們發現隨著BP-WT用量的增加，砂漿粘度急劇降低，考慮到這可能也是影響砂漿抗流掛性能的主要因素，降低兌水量，增加砂漿粘度，試驗結果見表2。

由表2可見，隨著兌水量的減少，砂漿粘度逐漸增大，抗流掛得到改善。但當兌水量低于原兌水量80%時，由于砂漿粘度太大，施工性能差。在砂漿保水性及觸變性能無明顯損失的前提下，最佳兌水量采用原兌水量80%。

表2 兌水比例對砂漿性能的影響

(3)對比試驗。

試驗結果見表3。

表3 不同產品試驗結果對比

美國競爭產品與纖維素醚復配使用，砂漿各項指標均最好，但此產品價格昂貴，且不能單獨使用，推廣應用比較困難。

3 BP-WT的作用機理及其優點

BP-WT的作用機理可從其主要組成礦物蒙脫石的結構入手來解釋。蒙脫石是由兩層硅氧四面體和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體構成的2∶1型層狀硅酸鹽礦物。其結構具有兩個特點：四面體中有少量的Si4+被Al3+置換，八面體中有少量的Al3+被Mg2+置換，由于這些多面體中高價離子被低價離子置換，造成晶體層間產生永久性負電荷；晶體層與層之間以較弱的范德華力連接。前者使粘土顆粒表面能自發地吸附反電荷離子(陽離子)形成絡合物或有機/無機復合物；后者使水分子易于進入晶胞層間發生膨脹。

膨潤土在水分散體系中可高度分散搭接形成網絡結構，使大量的自由水轉變成束縛水，而形成非牛頓液體類型的觸變性凝膠。它的粘度對于懸浮液體系的穩定性具有重要影響，并與剪切速率有關。在高剪切力作用下，網絡遭到結構破壞，凝膠轉化為低粘滯性的懸浮液；在低剪切力或靜置狀態下，又恢復到初始凝膠網絡結構的均相塑性體狀態，粘度逐漸增大。在外力作用下懸浮液與膠體可以無限轉化。基于上述原因，加入BP-WT可使砂漿保水性能提高，觸變性及抗流掛性能變好。BP-WT作為干混砂漿增稠保水外加劑的優點：(1)BP-WT與纖維素醚類產品相比，具有更好的抗流掛性、施工操作性和觸變性。

(2)BP-WT售價在22元/kg左右，價格優勢明顯，替代纖維素醚，既降低了生產成本，也減輕了有機物的使用對環境造成的污染，具有良好的環境效益。

(3)使用BP-WT，可降低用水量，砂漿配方中通常要加的減水劑就可以省略，或可以大大減少添加量，進一步降低了生產成本。

4 結論

(1)以BP-WT替代國產纖維素醚作為增稠保水外加劑，砂漿抗流掛性能及觸變性能明顯提高。

(2)BP-WT的使用，可使砂漿粘度有所減低，在砂漿保水性及觸變性能無明顯損失的前提下，通過降低兌水量，可保證砂漿粘度，且砂漿抗流掛性進一步提高。

(3)BP-WT在砂漿中的應用具有成本低、性能好、污染小等優點，是一種值得推薦的砂漿增稠保水外加劑。

[1]蘭明章,李雪蓮.干粉砂漿組成及選擇分析[C]. 2006第二屆中國國際建筑干混砂漿生產應用技術研討會論文集,2006:115-118.

[2]夏藝.干粉砂漿外加劑的研究[D].南京:東南大學, 2005.

Study on A New Thickened and Water-retentive Additive of Dry Mixed Mortar

Yang Fangfang1, Tang Jingfang2, Zheng Suqun1
(1.Zhejiang Huate New Materials Co., Ltd., Lin’an 311300, China; 2.Zhejiang huate Group Co., Ltd., Lin’an 311300, China)

Application of the complex material of bentonite in dry mixed mortar indicted that BP was worth to be recommended as a new thickened and water-retentive additive; the processing principle of BP was analyzed; finally, the contrast tests were done and the merits of BP were summarized.

complex material of bentonite; watered rate; processing principle

P619.255;TU578.12

A

1007-9386(2010)02-0030-02

2009-12-03