三種引氣型外加劑對機械噴涂用抹灰砂漿性能的影響

□文/王冬梅 劉鳳東 吳 鵬 陳佳寧 張秋菊

隨著我國人口紅利的降低和人工成本的上升，抹灰砂漿的施工開始逐漸采取機械化，機械噴涂對抹灰砂漿的泵送、噴涂性能有較高要求，普通抹灰砂漿的性能指標不能很好地滿足機械化施工的要求[1]。引氣劑是一種表面活性劑，分子中具有親水基團和憎水基團，機械噴涂用抹灰砂漿中加入引氣劑后，親水基團吸附于水泥顆粒或者骨料表面，憎水基團和微小氣泡相連，微小氣泡可以均勻分布在砂漿中，從而提高保水性能、降低稠度損失，同時微小氣泡可以起到潤滑作用，從而改善砂漿的泵送性能和噴涂性能。本文研究二種陰離子型引氣型外加劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS直鏈型）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）以及非離子型引氣型外加劑三萜皂苷對機械噴涂用抹灰砂漿性能的影響。

1 試驗原料和方法

1.1 原材料

唐山冀東水泥集團生產的P·O42.5普通硅酸鹽水泥；2.36 mm以下連續級配河砂；二級粉煤灰；引氣型外加劑包括市售十二烷基苯磺酸鈉（SDBS直鏈型）、青島優索化學科技有限公司的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、上海興諳實業有限公司的三萜皂苷。

1.2 方法

1）攪拌方法、濕密度、拉伸粘結強度、稠度、保水率和抗壓強度性能指標按照文獻[2]進行。

2）配合比。P·O42.5普通硅酸鹽水泥240 g，粉煤灰220 g，砂子1 540 g，共計2 000 g。引氣型外加劑的添加量分別為 0、0.1、0.15、0.20、0.25、0.3 g，加水量為14%。

2 結果和討論

2.1 摻加量對濕密度的影響

分別加入三種不同類型的引氣型外加劑，砂漿的濕密度均有所降低，隨著引氣型外加劑摻量的增大，濕密度進一步降低，見圖1a。三種不同類型的引氣型外加劑均在砂漿中引入了大量微小氣泡，改善了砂漿的和易性，降低了泵送、噴涂過程中的阻力，減少了堵塞現象。

圖1 三種引氣型外加劑對機械噴涂用抹灰砂漿濕密度的影響

從圖1a可以看出：三種引氣型外加劑加入后砂漿的濕密度均有所降低且隨著摻加量的增加而降低；在相同摻量的條件下，摻加三萜皂苷的砂漿濕密度最低、引氣效果最好。從圖1b可以看出：隨著時間的增加摻加不同類型引氣劑的砂漿濕密度逐漸增大，砂漿的微小氣泡含量減少，其中摻加三萜皂苷的砂漿具有較好的氣泡保持能力。

這是由于砂漿體系中，加水后水泥發生水化反應析出的氫氧化鈣與兩種陰離子型引氣劑中的陰離子發生反應生成十二烷基苯磺酸鈣和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈣沉淀物質，降低了二種陰離子型引氣型外加劑的引氣效果和氣泡保持效果；而非離子型引氣型外加劑三萜皂苷在水泥水化物中的鈣離子不會發生沉淀反應，效果和氣泡保持性能均優于兩種陰離子型引氣劑[3]。

2.2 類型對抗壓強度的影響

與空白試塊相比，分別摻加三種引氣型外加劑的試塊28 d抗壓強度數值降低且摻加量越大抗壓強度數值越低。見圖2。

圖2 三種引氣型外加劑對機械噴涂用抹灰砂漿抗壓強度性能的影響

從圖2可以看出：隨著引氣型外加劑摻量增大，試塊28 d抗壓強度逐漸降低。引氣效果越好在砂漿中微小氣泡含量越高，試塊內部氣孔越多，在壓力條件下容易發生破壞，強度性能降低[4]。

2.3 對拉伸粘結強度性能的影響

三種引氣型外加劑均降低了砂漿拉伸粘結強度性能且摻量越大，拉伸粘結強度損失率越大。見圖3。

圖3 三種引氣型外加劑對機械噴涂用抹灰砂漿拉伸強度性能的影響

從圖3可以看出：三種引氣劑的加入降低了砂漿的拉伸粘結強度性能，隨著摻量增大拉伸粘結強度性能損失增加。三種引氣型外加劑的加入增加了砂漿內部和表面的氣孔數量，有效粘結面積降低從而導致拉伸粘結強度性能的降低，引氣效果越好，氣孔數量越多，拉伸粘結強度損失越大。

2.4 對漿稠度和保水率性能的影響

砂漿的稠度性能是衡量砂漿和易性的指標，2 h稠度性能是衡量砂漿和易性保持能力的指標，保水率是衡量砂漿保水性能的指標。與空白式樣相比，加入引氣型外加劑后砂漿稠度數值增大，2 h稠度損失率降低，保水率增大，見表1-表3。由于引氣型外加劑的加入，攪拌后砂漿中大量微小氣泡的存在有效提高了砂漿的和易性，氣泡的數量、大小、均勻程度、保持能力以及與水泥水化物相容性能等對砂漿的稠度性能、2 h稠度性能和保水性均產生影響[5]。三萜皂苷具有較好的引氣性能和氣泡保持性能，在相同摻量下，摻加三萜皂苷的砂漿具有最優的稠度性能和2 h稠度保持性能以及保水性能。在砂漿中兩種陰離子型引氣型外加劑十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉與水泥水化生成的鈣離子反應生成沉淀物，因此引氣性能和氣泡保持性能不如三萜皂苷，在對砂漿稠度性能、2 h稠度性能以及保水性能的改善上不如三萜皂苷。

表1 不同摻量SDBS對稠度、2 h稠度和保水率性能的影響

表2 不同摻量AES對稠度、2 h稠度和保水率性能的影響

表3 不同摻量三萜皂苷對稠度、2h稠度和保水率性能的影響

從表1-表3可以看出：隨著三種引氣型外加劑摻量的增大，稠度數值增加，2 h稠度損失降低，保水性能增大。在相同摻量下，三萜皂苷對稠度、2 h稠度以及保水性能改善效果優于十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉兩種陰離子型引氣型外加劑[6]。在兩種陰離子型引氣型外加劑中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉對稠度、2 h稠度以及保水性能改善效果優于十二烷基苯磺酸鈉。

3 結論

加入三種引氣型外加劑均能夠改善提高機械噴涂用抹灰砂漿的稠度、2 h稠度和保水率性能指標，降低抗壓強度、拉伸粘結強度性能指標。對稠度、2 h稠度和保水率性能的改善效果最優，抗壓強度性能和拉伸粘結強度性能損失影響最小的是三萜皂苷，其次是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，之后是十二烷基苯磺酸鈉。綜合考慮，機械噴涂用抹灰砂漿中三種引氣型外加劑的摻量適宜控制在0.1～0.2 g之間，一方面能夠改善稠度、2 h稠度損失率和保水率等性能指標，提高機械噴涂抹灰砂漿的噴涂和泵送性能，另一方面抗壓強度和粘結強度的損失在可以接受的范圍。