預拌砂漿用加強型增稠保水材料的研究與應用

謝君，戴麗聰

（1. 常州市亞隆建筑材料有限公司，江蘇 常州 213033；2. 常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213012）

預拌砂漿用加強型增稠保水材料的研究與應用

謝君1，戴麗聰2

（1. 常州市亞隆建筑材料有限公司，江蘇 常州 213033；2. 常州市眾華建材科技有限公司，江蘇 常州 213012）

本文主要研究預拌砂漿用加強型增稠保水材料的配方。通過試驗找到保水劑、潤濕改性活性劑與增強劑的最佳摻量，研制出質量滿足要求的增稠保水材料，并減少了成本，達到了節能環保的目標。

增稠保水材料；保水劑；潤濕改性活性劑；產品質量；成本

1 前言

預拌砂漿是一種是在專業生產廠內將水泥、砂、礦物摻合料和各種功能添加劑按一定比例混合而成的新型綠色建筑材料。其在節約資源、保護環境、提高工程質量等方面發揮著顯著的作用[1]；在預拌砂漿中最關鍵的原材料便是增稠保水材料，增稠保水材料是由保水劑、表面活性劑、調節體積變形劑以及憎水劑等能改變砂漿某些性能的少量物質的總稱。雖然其摻量少，但是作用很大，它通過改變砂漿的施工性、耐久性、抗滲性等各方面的性能來滿足現場的質量及施工要求；并且稠化粉質量的好壞直接關系著企業的產品質量、生產成本和能源的損耗。

在響應國家節能減排、綠色建材的號召下，我公司在生產預拌砂漿的同時很重視對資源的循環利用，新型節能環保綠色建材產品的研發與創新。隨著預拌砂漿使用越來越廣泛，對其產品的質量的掌控則至關重要，預拌砂漿中的增稠保水材料在對現場施工性、強度、耐久性、防水抗滲等各方面性能起到決定性的作用。但是現在市場上的增稠保水材料質量參差不齊，質量波動較大不能夠得到保證，因此為了更好的保證公司產品質量和成本的節約，在經過大量的試驗與后期的調整后，我公司自主研發了加強型增稠保水材料這個關鍵性的產品。

1.1 研究目的

首先，增稠保水材料在預拌砂漿中起到改善砂漿施工性與和易性，提高砂漿耐久性的作用；市場上的增稠保水材料種類繁多，質量無法穩定統一，購買價格高昂，大大增加了生產成本，增加了對能源的消耗。基于這些原因，試驗室部門進行自主研發，加強產品質量的控制，保證質量，節約生產成本，降低資源損耗，讓公司能夠有長遠的發展和在行業中占據有力的競爭位置。

1.2 研究依據

根據國標 GB/T 25181—2010《預拌砂漿技術規程》中對砂漿各方面性能的要求，和 JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》檢測方法進行試驗。

2 試驗原材料

2.1 水泥

采用江蘇金峰水泥集團有限公司生產的 P·O42.5R 水泥，3d 抗折強度 5.4MPa，28d 抗折強度 8.9MPa，3d 抗壓強度28.1MPa，28d 抗壓強度49.7MPa。

2.2 粉煤灰

采用江蘇利港電力有限公司 I 級灰，其性能指標見表 1。

表 1 試驗用粉煤灰性能

2.3 黃砂

試驗中采用的砂細度模數為 2.5，由細度模數為 1.0 的超細砂和 3.0 的中砂復配得到。

2.4 保水劑

保水劑可以改善預拌砂漿的稠度、工作性能、黏結性能以及保水性能等[2]。保水劑種類很多，在總結前期大量試驗，查閱文獻的基礎上本文選用的為甲基羥丙基纖維素醚。

2.5 潤濕改性活性劑

潤濕改性活性劑具有能顯著降低溶液表面張力的增加強度的功能，產生封閉、獨立的氣泡，發泡多穩定且均勻，能提高砂漿的耐久性和改善砂漿的施工性[3]。

2.6 增強劑

高效增強劑，在有效地減少用水量的同時，能夠提高砂漿的強度，延長砂漿的開放時間，改善施工性能，提高砂漿的耐久性能[4]。

3 配合比的確定

3.1 基礎砂漿

基礎砂漿是按照實際生產的未加增稠保水材料的空白砂漿，普通預拌干混砂漿中抹灰砂漿的各方面的性能要求最高，因此對所配的增稠保水材料質量要求高，因此按照抹灰砂漿的各方面性能要求來配制。配比（按照 10kg）水泥1.00kg，粉煤灰 0.90kg，超細砂 2.0kg，中砂 6.1kg。試驗的稠度均按照 95mm 為基準。基礎砂漿的拌合物泌水嚴重，幾乎沒有粘結力，離析嚴重，收縮大。因此，需要加入一些材料來提高砂漿的保水增稠效果，提高粘結力，改善砂漿施工性能，減小收縮使其后期無開裂。試驗中保水劑、潤濕改性活性劑、增強劑的摻量均按照水泥的用量按比例摻入。

基礎砂漿的試驗如表 2。

表 2 基礎砂漿試驗數據

3.2 加入保水劑的試驗

試驗數據見表 3。對拌合物工作性能的描述見表 4。

表 3 不同摻量纖維素醚的試驗數據

表 4 6 組保水劑試驗的砂漿拌合物的質量

由表 3 可知：

（1）在保持砂漿稠度不變的前提下，隨著保水劑摻量的增加砂漿的表觀密度在減小；

（2）砂漿的保水率、14d 粘結強度隨著保水劑摻量的增加而增加；

（3）2h 稠損隨著保水劑摻量的增加而減小，在摻量為3‰時最小；

（4）28d 抗壓強度、28d 收縮率隨著保水劑的增加而成逐漸減小趨勢；

（4）凝結時間隨著保水劑的增加而增長，在摻量為 3‰時超過標準值。

由表 4 可知，保水劑摻量較高時，砂漿太黏，施工時候黏刀，所以并不是摻量越高越好，相比較六組的砂漿拌合物的狀態與各方面性能，第 5 組砂漿拌合物相對比較理想。

綜上所述：根據砂漿的保水率、表觀密度、14d 粘結力、拌合后砂漿的施工性、和易性等各方面確定保水劑的最佳摻量為水泥的 3‰。

3.3 潤濕改性活性劑摻量的確定

基礎配比不變，保水劑摻量確定的情況下，摻入潤濕改性活性劑，根據試驗數據和施工性能來確定其摻量，見表 5。對拌合物工作性能的描述見表 6。

由表 5 可知：

表 5 不同摻量潤濕改性活性劑的試驗數據

（1）隨著潤濕改性活性劑摻量的增加，砂漿的表觀密度在逐漸減小；

（2）砂漿的保水率隨著潤濕改性活性劑摻量的增加而增大，摻量為 0.65‰ 時達到最大；

（3）砂漿的 2h 稠損隨著潤濕改性活性劑摻量的增加而減小；在摻量為 0.65‰ 時達到最小；

（4）在潤濕改性活性劑摻量為 0.2‰～0.5‰ 時，砂漿的28d 抗壓強度呈增大趨勢，在 0.5‰ 時達到最大，當產量大于0.5‰ 時砂漿 28d 抗壓強度減小；

（5）14d 粘結強度隨著潤濕改性活性劑的摻量的增加基本不變；

（6）砂漿的 28d 收縮率隨著潤濕改性活性劑摻量的增加而減小；

（7）凝結時間在潤濕改性活性劑摻量為 0.50‰ 時達到最長，為 7.0h。

表 6 6 組潤濕改性活性劑試驗的砂漿拌合物的質量

由表 6 可知，第 5、6 兩組砂漿拌合物的狀態和施工性能相對較好。

綜上所述：根據砂漿的保水率，粘結強度，收縮率、砂漿的和易性以及施工性等各方面性能的要求得出，潤濕改性活性劑的按水泥產量的 0.65‰ 為最佳摻量。

3.4 增強劑摻量的確定

在基礎砂漿配比不變，保水劑、潤濕改性活性劑摻量一定的基礎上摻入增強劑，并通過試驗來確定增強劑的摻量，見表 7。對拌合物工作性能的描述見表 8。

由表 7 可知：

（1）在保水劑，潤濕改性活性劑摻量確定，稠度保持95mm 的前提下，隨著增強劑摻量的增加，砂漿的用水量在逐漸的減少；

（2）隨著增強劑摻量的增加，砂漿的表觀密度在逐漸減小；

（3）砂漿的保水率隨著增強劑摻量的增加而增大，2h稠損逐漸減小；

（4）凝結時間隨著增強劑摻量的增加而增加；

（5）14d 粘結力在增強劑摻量增加逐漸增大；

（6）砂漿的 28d 抗壓強度隨著增強劑摻量的增加而增大，在摻量為 0.25‰ 是達到最大；在摻量為 0.3‰～0.35‰ 時砂漿抗壓強度在減小。

（7）28d 收縮率隨著增強劑摻量的增加而逐漸減小。

表 8 6 組增強劑試驗的砂漿拌合物的質量

由表 8 可知，增強劑在砂漿中起到很重要的作用，隨著摻量的增加砂漿的施工性能得到改善，而且砂漿水化反應之后的收縮明顯的減少。

綜上所述：在增強劑摻量為水泥的 0.30‰ 時減水效果較好，且各方面的性能都很好。

綜上試驗所述，加強型增稠保水材料中保水劑、潤濕改性活性劑、增強劑的各組分的最佳摻量分別為水泥用量的3‰、0.65‰、0.30‰。

4 產品形式、生產方式和生產流程的確定

4.1 產品形式的確定

在實際操作中發現，我公司適合使用通過粉煤灰為載體，保水劑、潤濕改性活性劑、增強劑為母料通過混合而成的大摻量的加強型增稠保水材料。

4.2 產品生產方式

在確定各種原材料的摻量之后，各種材料經過精確的計算稱量，然后放進攪拌機攪拌，根據攪拌機的大小和實際生產條件來確定攪拌時間，使各種材料混合均勻之后放入散裝車打入儲存庫。

生產流程圖如下：

表 7 不同摻量增強劑的試驗數據

5 所配制的加強型增稠保水材料與市賣產品對比

試驗針對自己配制與市場購買的增稠保水材料進行試驗，然后各方面性能和成本對比，在試驗中市場購買的名稱用 SC 代替，自己配制的用 ZJ 代替；砂漿的稠度均做到95mm，各方面對比如表 9，拌合物工作性能描述見表 10。

由表 9 可知：

表 9 市場上增稠保水材料與自行配制的進行試驗對比

（1）1、2 兩組對比相同摻量的情況下，自己配制的增稠保水材料在各方面試驗數據上均優于市場上所購買來的；

（2）與 1、2 兩組對比 3、4 兩組試驗在增稠保水材料摻量不變，減少相同水泥用量的情況下，砂漿 28 天強度第 4 組下降的很快數值偏低；

（3）2、4 組對比得到增稠保水相同摻量的情況下，砂漿的保水率降低；

（4）2、4 組試驗對比得到，增稠保水材料相同摻量的情況下砂漿的 2h 稠度損失率也在增大；

（5）3、4 兩組試驗對比得到，第 3 組砂漿的保水率、2h 時稠度損失率、28d 抗壓強度、14d 粘結力均優于第 4 組。

表 10 4 組砂漿拌合物的狀態與施工性能

由表 10 可知，第 4 組砂漿拌合物的狀態和性能較差，不可用于實際生產。

綜上可知，在相同摻量情況下，自己配制的加強型增稠保水材料在使用中各方面的性能明顯優于市場上所購買的，而且在保證砂漿質量的前提下可以節約一定的水泥用量。

6 結論

前期通過大量的試驗，與砂漿各方面性能的研究，我公司的加強型增稠保水的配方可以確定，即保水劑、潤濕改性活性劑、增強劑的各組分的最佳摻量分別為水泥用量的 3‰、0.65‰、0.30‰；在基礎配方確定之后，結合本公司的實際生產狀況后，我公司的加強型增稠保水材料以粉煤灰為載體，保水劑、潤濕改性活性劑、增強劑為母料經過攪拌機均勻混合的形式而制得。在與市場購買的增稠保水材料試驗與實際生產對比過程中明顯可以看出，自己研發的增稠保水材料質量更加穩定，而且價格成本低，通過粗略計算在使用自己研發的加強型增稠保水材料后每噸砂漿可以節約2.8～3.5元，在減少水泥的用量同時減少了對水泥資源的的消耗，從而降低能源損耗，并達到了節能環保的目標。

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［通訊地址］常州市鐘樓區新閘鎮新福路 8 號（213012）

謝君，男，助理工程師，現任常州市亞隆建筑材料有限公司試驗室主任，主要從事砂漿試驗室管理。

戴麗聰（1985—），男，工程師，現任金土地集團常州市眾華建材科技有限公司技術副總，從事砂漿 10 余年，對各砂漿材料與品種及固體廢棄物利用有一定見解。