減水劑和消泡劑對(duì)水性環(huán)氧乳液改性砂漿的性能影響研究

焦建偉 彭春山

摘 要：針對(duì)萘系減水劑摻量對(duì)水性環(huán)氧乳液改性砂漿流動(dòng)性的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，同時(shí)研究了消泡劑種類和摻量對(duì)水性環(huán)氧乳液改性水泥砂漿的含氣量和力學(xué)性能的影響。用正交試驗(yàn)得出改性砂漿的配合比，并對(duì)新拌砂漿進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果證明，減水劑和消泡劑改性砂漿的力學(xué)性能和流動(dòng)性能有所提高，是較為實(shí)用的改性方法。

關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧乳液；減水劑；消泡劑；改性砂漿

中圖分類號(hào)：U414.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Experimental Study on Impact of Water Reducing and Defoaming Agents on Performance of Waterborne Epoxy Emulsion Modified Mortar

JIAO Jian- wei1， PENG Chun- shan2

（1. Department of Civil Engineering and Architecture， Zhengzhou Institute of Finance and Economics， Zhengzhou

470000， Henan， China； 2. Henan Quality Polytechnic， Pingdingshan 467000， Henan， China）

Abstract： The impact of the mixing amount of naphthalene based super plasticizer on the fluidity of waterborne epoxy emulsion modified mortar was tested and analyzed， as well as the impact of the variety and amount of defoaming agent on air content and mechanical performance. The mix proportion of the modified mortar was obtained by orthogonal test， and the test on the newly mixed mortar shows that both mechanical performance and fluidity are improved.

Key words： waterborne epoxy emulsion； water reducing agent； defoaming agent； modified mortar

0 引 言

水性環(huán)氧乳液改性水泥砂漿是由水泥、骨料和分散在水中的水性環(huán)氧乳液攪拌而成。水性環(huán)氧乳液改性砂漿具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、抗凍、防滲、防腐、抗氯離子滲透、耐老化和耐蝕性能，適用于海洋、水閘、瀑布、港口工程、公路、橋梁、冶金、化工、工業(yè)地坪與民用建筑等鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防滲、防腐護(hù)面和修補(bǔ)工程[1]。

本文主要對(duì)奈系減水劑摻量對(duì)水性環(huán)氧乳液改性砂漿流動(dòng)性的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，同時(shí)對(duì)消泡劑種類和摻量對(duì)水性環(huán)氧乳液改性水泥砂漿的含氣量和力學(xué)性能的影響進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)方案

1.1 原材料

（1） 水泥：P·O42.5R早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥。

（2） 砂：河砂，用作聚合物改性砂漿的砂要求細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8之間，而且應(yīng)具有較好的級(jí)配。

（3） 改性環(huán)氧樹脂乳液：水性環(huán)氧樹脂可分為水乳型環(huán)氧樹脂膠液（環(huán)氧樹脂水乳液）和水溶性環(huán)氧樹脂膠液（環(huán)氧樹脂水溶液）2類，本試驗(yàn)采用E- 48型產(chǎn)品。

（4） 消泡劑：采用的消泡劑為磷酸三丁酯、SH- 158型消泡劑。

（5） 減水劑：采用SM- 3型高效減水劑，該減水劑是經(jīng)化工合成的非引氣型高效減水劑，化學(xué)名稱是α- 萘磺酸鈉甲醛縮合物，與水泥顆粒的作用主要是以靜電斥力為主[2]。

1.2 試驗(yàn)方法

（1） 水泥性能試驗(yàn)方法。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量按照GB/T 1346—2011檢驗(yàn)；水泥凝結(jié)時(shí)間按照GB/T 1346—2011檢驗(yàn)；水泥安定性按照GB/T 1346—2011檢驗(yàn)。

（2） 砂漿拌和及成型養(yǎng)護(hù)方法。

本次試驗(yàn)采用手工攪拌，參考《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 5126—2001）手工拌和方法中的加料順序，先將水泥和砂子攪拌均勻，然后摻入加有消泡劑的水性環(huán)氧樹脂乳液，最后加拌和水進(jìn)行試驗(yàn)。

2 減水劑的摻量對(duì)改性砂漿流動(dòng)性的影響

在水灰比一定的條件下，減水劑的摻入對(duì)砂漿的流動(dòng)性產(chǎn)生影響，由于所選用的減水劑種類不同，其減水效果、最佳摻量也不同[3]。表1分別給出了減水劑摻量為0.5%、1%、1.5%、2%時(shí)砂漿的流動(dòng)性測試結(jié)果（此種減水劑的最大推薦摻量為1. 8%），圖1為砂漿流動(dòng)度隨減水劑摻量變化的規(guī)律。

圖1 砂漿流動(dòng)度隨減水劑摻量的變化

由表1和圖1可以得出：隨著減水劑摻量的增加，砂漿的流動(dòng)度提高，但到達(dá)某一數(shù)值后，其流動(dòng)度幾乎不再變化，甚至有所降低。因此，當(dāng)減水劑摻量為1.5%時(shí)，其流動(dòng)度最高，為減水劑的最佳摻量。高效減水劑的摻量小于1. 5%會(huì)造成泌水，大于1. 5%則會(huì)產(chǎn)生離析[4]。

3 消泡劑對(duì)改性砂漿含氣量的影響

在砂漿中摻水性環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性時(shí)，由于水性環(huán)氧樹脂具有表面活性劑的作用，在快速攪拌時(shí)容易產(chǎn)生大量氣泡，導(dǎo)致砂漿密實(shí)性差、強(qiáng)度低。這時(shí)就需要在改性砂漿中加入適量的消泡劑來降低砂漿的含氣量。

為了研究消泡劑對(duì)砂漿含氣量的影響，試驗(yàn)采用的灰砂比為1∶3，水灰比為0. 42，聚灰比為0. 1，減水劑摻量為水泥用量的1.5%。根據(jù)不同種類和不同摻量的消泡劑把試驗(yàn)分成8組，另外增加一組不加消泡劑的砂漿作對(duì)比。消泡劑摻量按環(huán)氧樹脂質(zhì)量的百分比計(jì)算。測得砂漿含氣量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，繪制成曲線如圖2所示。

圖2 消泡劑種類及摻量對(duì)砂漿含氣量的影響

從表2和圖2可以得出：砂漿含氣量隨著消泡劑摻量的增加而逐漸降低；2種消泡劑中磷酸三丁酯的消泡效果比較差，當(dāng)砂漿中消泡劑摻量達(dá)到2%時(shí)，含氣量減少不到50%，而SH- 158型消泡劑的消泡效果相比磷酸三丁酯要好；SH- 158型消泡劑在摻量為2%時(shí)消泡效果最好，含氣量能降低到接近5%，是不加消泡劑時(shí)含氣量（22. 4%）的四分之一，消泡效果十分明顯。

4 消泡劑對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響

添加消泡劑可以有效降低砂漿中的氣泡，但是如果消泡劑添加過多反而會(huì)產(chǎn)生更多大氣泡，對(duì)改性砂漿強(qiáng)度的影響更大[5- 6]。因此需要通過試驗(yàn)在幾種消泡劑中選擇一種合適的，并確定一個(gè)最佳摻量。試件的養(yǎng)護(hù)制度參照《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 5126—2001）。試件脫模后放在濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)2 d（從加拌和水開始計(jì)算齡期），再在（20士3）℃的水中養(yǎng)護(hù)5 d。試驗(yàn)測得的抗折、抗壓強(qiáng)度均是在砂漿養(yǎng)護(hù)7 d后測得的，結(jié)果如表3所示，繪制成曲線如圖3、4所示。

圖3 消泡劑種類及摻量與砂漿抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖4 消泡劑種類及摻量與砂漿抗折強(qiáng)度的關(guān)系

從表3和圖3可以看出：和基準(zhǔn)砂漿相比，不同類型的消泡劑都使砂漿的抗壓強(qiáng)度有不同程度的增長；相對(duì)SH- 158，磷酸三丁酯砂漿抗壓強(qiáng)度增加較少；當(dāng)SH- 158的摻量在1.5%時(shí)，砂漿抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)砂漿增長了10.9 MPa，隨著消泡劑摻量的逐漸增大，砂漿的抗壓強(qiáng)度增長速度逐漸變緩。

從表3和圖4可以看出，環(huán)氧樹脂改性砂漿的抗折強(qiáng)度也隨消泡劑摻量的增加而增加。相對(duì)基準(zhǔn)砂漿，不同類型的消泡劑使砂漿抗折強(qiáng)度增長的程度也存在差異。2種消泡劑中，SH- 158型消泡劑對(duì)砂漿抗折強(qiáng)度增長的貢獻(xiàn)較為明顯。之所以消泡劑可以增強(qiáng)砂漿的強(qiáng)度，主要原因是消泡劑的加入降低了砂漿的含氣量，提高了砂漿密實(shí)性，從而提高了砂漿的力學(xué)性能[7- 8]。

5 結(jié) 語

（1） 在水性環(huán)氧乳液改性砂漿中，荼系減水劑摻量為1.5%時(shí)流動(dòng)性最好。

（2） 水性環(huán)氧乳液改性砂漿的含氣量隨著消泡劑摻量的增加而減少。

（3） 磷酸三丁酯、SH- 158兩種消泡劑中，SH- 158能將水性環(huán)氧砂漿中的含氣量降低到接近5%，是2種消泡劑中消泡效果較好的。

（4） 水性環(huán)氧乳液改性砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度隨著消泡劑摻量的增加而增大，摻入SH- 158消泡劑的砂漿力學(xué)性能比摻入磷酸三丁酯的更好。

（5） 選用SH- 158型消泡劑的最佳摻量為環(huán)氧乳液質(zhì)量的2%。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]