抗泛堿園林石材粘結劑的研究

鄧健 甘美娜 符策光

（棕櫚園林股份有限公司，廣東 廣州 510627）

抗泛堿園林石材粘結劑的研究

鄧健 甘美娜 符策光

（棕櫚園林股份有限公司，廣東 廣州 510627）

為解決困擾園林行業多年的石材泛堿難題，分析了普通粘結劑產生泛堿的原因，通過往硫鋁酸鹽水泥（SAC）中加入微硅粉、可再分散乳膠粉（MP）、憎水劑（Seal80）、減水劑（FDN）、羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），觀察泛堿情況，采用正交分析法優選出抗泛堿園林石材粘結劑的最佳配方。結果表明，當ω（微硅粉）=3%、ω（MP）=2%、ω（Seal80）=0.1%、ω（FDN）=1%、ω（HPMC）=0.1%時，粘結劑的抑制泛堿作用最強，并且其性能符合JC/T547-2005標準C1型要求。

粘結劑 泛堿 微硅粉 可再分散乳膠粉

前言

園林石材最常用的粘結劑是普通硅酸鹽水泥，但是，這種材料中的可溶性鹽堿在溫度、濕度等外部環境的變化下極易隨著水分的作用遷移到飾面上，形成泛堿。隨著園林行業的發展及人們生活水平的日益提高，園林飾面泛堿現象受到越來越多人的關注。許多研究表明，硅灰、粉煤灰、可再分散乳膠粉、纖維素醚等對于硅酸鹽水泥泛堿有一定的改善作用，而在飾面砂漿、填縫劑、景觀混凝土等領域[]已有過許多有益的嘗試，并且，人們在面對泛堿問題上仍然不斷探索著新的方法。

然而，大量的研究都集中在嘗試各種添加劑，卻很少有人考慮采用不同的基體材料。硫鋁酸鹽水泥具有早強、低堿度、高抗滲等特點，單獨使用時產生的泛堿量遠遠低于普通硅酸鹽水泥，如果通過科學的方法加入適量的添加劑，有望徹底解決泛堿問題，本文在硫鋁酸鹽水泥的基礎上，加入微硅粉、MP2050、Seal80、FDN-5、HPMC等，探討其對硫鋁酸鹽水泥泛堿的影響。

1 試驗

1.1原材料

水泥：廣西云燕特種水泥有限公司生產的42.5硫鋁酸鹽水泥（簡稱SAC）；去堿劑：微硅粉，市售，SiO2濃度超過95%；可再分散乳膠粉：乙烯-醋酸乙烯共聚膠粉（簡稱MP），白色粉末；憎水劑：國民淀粉化學公司生產的硅烷基憎水劑（簡稱Seal80）；減水劑：萘系高效減水劑（簡稱FDN），市售，黃色粉末；纖維素醚：羥丙基甲基纖維素醚（簡稱HPMC），市售；拌合水：自來水。

1.2 試驗方法

1.2.1 試樣制備

將各物料混合均勻，加入適量水攪拌，使砂漿流動度控制在 180±5mm范圍內。然后把砂漿置于100mm×100mm×10mm的模具中成型，在濕度為90%，溫度為10℃的條件下養護72h。

1.2.2 泛堿測試

把養護后的試樣放在室外環境下，進行21次淋水→干燥→淋水的干濕循環試驗，模擬室外工程的雨水、灌溉水、景觀水等環境影響，觀察試樣表面的泛堿情況。

1.2.3 評價指標

泛堿嚴重程度的評價指標如表1所示。經過試驗得知，單獨使用SAC制備試樣的泛堿等級為3級。

表1 泛堿程度

表2 正交試驗因素-水平

表2 正交試驗因素-水平

泛堿等級 含義0無可見泛堿1 微量泛堿2少量泛堿3 明顯泛堿嚴重泛堿4

1.3正交試驗設計

根據初步試驗，微硅粉的添加量為水泥質量的1%-4%，MP的添加量為水泥質量的0-3%，Seal80的添加量為水泥質量的0-0.3%，FDN的添加量為水泥質量的0-3%，HPMC的添加量為水泥質量的0-0.15%。設計4水平、5因素正交試驗（見表2），研究各因素對硫鋁酸鹽水泥泛堿的影響。

2 結果

正交試驗具體配合比及試驗結果見表3。

表3 不同配比影響的泛堿等級

圖1 各因素摻量與SAC泛堿等級的關系

通過以上圖表可見：

（1）隨著微硅粉摻量的增加，泛堿等級下降明顯，這主要是由于：在水化反應的早期，微硅粉能填充水泥顆粒中的空隙，使集料微觀結構更合理，提高密實度，減少了堿性物質流失的渠道；在水化反應的后期，微硅粉中的等活性成分能與水泥水化產物中的堿金屬離子發生反應，減少析出的可溶性鹽堿含量。此外，微硅粉的加入，還能起到一定的減水作用，從而降低一次泛堿的風險。

（2）聚合物MP對抑制泛堿有一定作用。當摻量由0 增加到2%時，泛堿等級下降較明顯，這是由于①可再分散膠粉中的活性基團與水化產物中的發生交聯反應，減少游離的可溶性鹽堿含量，降低泛堿的風險；②聚合物MP在水化反應中能行程連續性的薄膜，對水和堿性物質的流動起到一定的封閉作用，同時改善孔結構，降低泛堿的風險。當摻量大于2%時，泛堿等級不再下降，這是由于聚合物MP的量達到一定值時，交聯反應生產的大顆粒晶體及孔隙結構的變化達到飽和，導致抑制泛堿的能力不變。

（3）隨著憎水劑Seal80添加量的增大，砂漿的泛堿等級逐漸先降低后出現波動，有一定的抑制泛堿作用，尤其體現在二次泛堿上。當Seal80摻量在0.1%時，泛堿等級出現最小值。這是由于砂漿成型后，憎水劑會在表面形成憎水膜，阻止水分進入砂漿內部，減少泛堿流通介質。

（4）隨著減水劑 FDN添加量的增大，砂漿的泛堿等級有一定程度的下降，但并不明顯。當FDN摻量在1%時，泛堿等級出現最小值。這主要是因為FDN的加入對水泥顆粒產生了分散作用，增強了砂漿流動性，減少了拌合需水量，從而減少了一次泛堿的發生。

（5）隨著纖維素醚HPMC添加量的增大，砂漿的泛堿等級先下降后迅速上升。這是因為當HPMC摻量少于0.1%時，拌合融入的小氣泡能有效阻隔毛細孔作用，從而阻止堿性物質向外滲透；而當HPMC摻量大于0.1%時，過于強烈的保水作用阻止了水泥的水化，造成砂漿孔隙率大大增加，導致抑制泛堿的能力下降明顯。

表4 JC/T 547-2005標準C1型檢驗結果

3 結論

（1）在合理的摻量下，微硅粉、MP、Seal80、FDN、HPMC對SAC的泛堿均有一定的抑制作用。

（2）綜合考慮泛堿抑制效果及成本，當SAC中摻入ω（微硅粉）=3%、ω（MP）=2%、ω（Seal80）=0.1%、ω（FDN-5）=1%、ω（HPMC）=0.1%時，抗泛堿園林石材粘結劑的泛堿抑制效果明顯，同時具有良好的力學性能。

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1007-6344（2015）02-0319-02