新疆地區水泥性能對預拌砂漿品質的影響★

羅玲 常強 蘇龍云

預拌砂漿又稱濕拌砂漿，是指水泥、細集料、外加劑和水以及根據性能確定的各種組分，按一定比例，在攪拌站經計量、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拌和物［1］。預拌砂漿與商品混凝土一樣，具有一定的時效性，要求拌制完成后在一定時間內用完，而砂漿施工過程一般比較長，這就要求采取措施以保證預拌砂漿的品質，其中水泥性能的好壞對預拌砂漿的質量和性能有較大影響。

1 原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

試驗所用原材料主要有天然砂，紅二電廠Ⅰ/Ⅱ級粉煤灰，采用市售的預拌砂漿緩凝塑化劑、萘系高效減水劑、聚羧酸高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑，自來水。

試驗采用水泥為新疆天山水泥股份有限公司生產的P.Ⅱ42.5級水泥，化學組成及礦物組成見表1，表2。

表1 水泥化學組成 %

表2 水泥礦物組成%

1.2 試驗方法

砂漿的拌和采用機械拌和，首先將干物料加入攪拌機中干拌2 min，然后加入水及外加劑和拌和用水攪拌2 min后再出料。標準試驗室環境為空氣溫度(23±2)℃，相對濕度(50±10)%。砂漿性能試驗按如下方法和規程進行:JGJ 70-1990建筑砂漿基本性能試驗方法;DGJ 32/J13-2005預拌砂漿技術規程;DG/TJ 08-502-2000預拌砂漿生產與應用技術規程。

2 結果與討論

2.1 水泥細度

提高水泥的細度可以加快水泥的水化速率，并能有效提高水泥強度。但隨著水泥粒徑在3μm以下的超細微顆粒的增加，水泥需水量大幅度增加，水泥早期水化熱的溫峰提高，易于干燥收縮的凝膠等水化產物也隨之增加，加劇了砂漿的自收縮和干收縮，最終影響到砂漿的長期耐久性。王剛等人的研究也表明，隨著水泥比表面積從250 m2/kg提高到480 m2/kg，所配制的混凝土抗凍融循環次數從420次下降到不足100次。表3也同樣表明隨著水泥細度的提高，水泥強度在增加，但水泥的干縮變形性也在增加。

表3 水泥細度對水泥性能和品質的影響

2.2 水泥凝結時間

水泥對砂漿凝結時間影響較大，當水灰比一定時，其實驗結果見表4。可看出水泥凝結時間每波動40 min，摻高效緩凝減水劑A的砂漿凝結時間大約波動了1.5 h，而摻緩凝時間在6 h以上的超緩凝高效減水劑B時砂漿凝結時間大致波動了3 h。正常的水泥凝結時間初、終凝時間差一般為1 h，過短可能造成砂漿初、終凝時間區別較小，給砌筑、抹面等施工工作帶來不便，過長可能造成砂漿長時間得不到硬化，影響砂漿的早期強度和施工進度。

表4 水泥凝結時間對砂漿凝結時間的影響

2.3 水泥需水性

水泥標準稠度需水量對砂漿的流變性能影響很大，匡楚勝曾有研究:對普通混凝土而言，水泥的標準稠度用水量每波動一個百分點，要達到同樣的坍落度，每立方米混凝土就要增加6 kg～8 kg拌和水，這勢必要降低混凝土的強度［3］。我們接著可以推測，如果要維持砂漿強度基本不變，每立方米砂漿就需增加相應的水泥用量，這對預拌砂漿的成本影響就很大了;如果不增加用水量，那么砂漿的坍落度就要減少，這又會直接影響建筑施工操作。標準稠度需水量大的水泥同外加劑特別是同萘系外加劑的適應性往往很差，主要表現在混凝土坍落度經時損失偏大;不同廠家的水泥，外加劑對它的初始塑化效果同標準稠度相關性不強，見表5。

表5 不同標準稠度的水泥同萘系外加劑的適應情況

2.4 水泥同外加劑的適應性

按照GB/T 8077-2000混凝土外加劑勻質性試驗方法進行試驗，找出三種減水劑的飽和點，其飽和點摻量的水泥凈漿流動度經時變化對比見圖1。

由圖1可以看出，三種減水劑的初始流動度差異很小，但經時變化差異很大。在150 min的時間內，凈漿流動度損失最小的是聚羧酸系高效減水劑，只有38 mm(15.2%)，趨勢較為平緩;其次是氨基磺酸鹽系高效減水劑;效果最差的是萘系高效減水劑，損失90 mm(36%)。與水泥的適應性優劣依次為聚羧酸系高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑、萘系高效減水劑。這主要是因為在水泥漿體系中由于水化的進行，粒子進一步活化與分散，這些超細粒子的水化物進一步吸附更多的高效減水劑分子，萘系、氨基磺酸鹽系以及聚羧酸系高效減水劑以各種形態吸附在膠凝材料的粒子表面。萘系是剛直棒狀的分子結構剛性鏈橫臥吸附，氨基磺酸鹽系是環形分子結構，聚羧酸系是接枝共聚物的齒型吸附，吸附形態的不同也就使得三種減水劑的減水效果以及經時損失效果不同。而聚羧酸系高效減水劑特有的吸附形態使水泥粒子間高分子吸附層的作用是立體靜電斥力，ξ電位變化小、穩定分散，漿體的經時損失較小［4］。

3 結語

1)水泥細度、凝結時間、需水性、同外加劑的適應性對預拌砂漿的成本、品質產生較大影響，預拌砂漿應選擇需水性小、細度控制合理、凝結時間穩定正常、同外加劑適應良好的水泥作原料。

2)水泥凝結時間的波動對摻超緩凝劑的砂漿凝結時間影響特別大，對于摻有超緩凝劑的砂漿應選擇凝結時間穩定的水泥作膠凝材料。

3)減水劑對比試驗表明，聚羧酸高效減水劑與水泥適應性最好，水泥凈漿流動度經時變化小。

注:新疆大學建筑工程學院的張軍、王雪輝同學也參與了本文的寫作。

［1］ JG/T 230-2007，預拌砂漿［S］.

［2］ 黃利頻.預拌砂漿技術的研究［J］.新型建筑材料，2007(2): 8-11.

［3］ 匡楚勝.論高性能混凝土用水量［J］.混凝土，2001(1):53-56.

［4］ 黎 力.自流平砂漿的配制及性能研究［D］.重慶:重慶大學碩士學位論文，2007:24-25.