引氣劑對預拌砂漿性能影響的研究

摘?要：為了找到影響預拌砂漿的濕密度、稠度、保水性和抗壓強度的最佳的引氣劑及摻量，筆者選擇三種材質進行比較發現引氣劑在摻加纖維素醚時，能夠有效地減少引氣效果。當不添加纖維素醚時，加入引氣劑能夠顯著的降低預拌砂漿的濕密度，并能夠增加砂漿的氣體含量以及稠度等，這樣可以有效地降低砂漿的保水率以及抗壓強度。

關鍵詞：引氣劑;纖維素醚;預拌砂漿;濕密度

預拌砂漿由水泥、混合物、沙子和添加劑等組成，并根據不同的性能要求進行配制。根據是否預先添加水進行混合，分為濕式攪拌砂漿和干式攪拌砂漿。預拌砂漿的主要使用場景是散裝的普通砂漿應用，包括磨石地面砂漿、砌磚磚石砂漿、石膏石用砂漿。一般砂漿包括水泥、沙子以及相應的水，通過添加石灰，制備水泥-石灰預拌砂漿以改善砂漿的可加工性。

科學技術的進步極大地改善了砂漿的生產和施工技術，添加劑已成為現成的預拌砂漿的主要關鍵成分，如阻燃劑、減水劑、保濕劑、防凍劑和引氣劑等。在砂漿中加入適量的添加劑，可特定增強砂漿性能，各種添加劑的性能不同，對砂漿性能提升的作用也不同。

近來，相關標準對現成預拌砂漿保水性能提出了十分嚴格的要求。例如，GB/T 25181—2010標準要求石膏磚砂漿的保水性至少為99%。適當向砂漿中添加一定量的保水劑以彌補由于引氣劑對砂漿的保水率的耗損效應，使得保水率滿足施工使用要求。預拌砂漿中已廣泛使用纖維素醚作為保水劑，表面活性劑是纖維素醚的主要化學性能，其化學作用本身也具有引氣的效應。如果預拌砂漿中的纖維素醚添加的含量超過0.03%的情況，對于建筑要求，該濃度產生的砂漿氣體含量能夠滿足一般情況下的使用要求。未能達到建筑施工要求，適量的其他類型引氣劑就需要在添加纖維素醚后結合添加。

引氣劑和纖維素醚同時在預拌砂漿中使用，能否協同增效達到正向作用效果，這直接對設計預拌砂漿配合比起重要影響。本文研究預制砂漿中三種類型和添加量的引氣劑對各種砂漿性能影響，其中特別是對預拌砂漿的濕密度、稠度、保水性和抗壓強度的性能影響。

一、 原材料及試驗方法

（一）試驗原材料

水泥：P·O42.5，是由汕頭華潤生產;粉煤灰：選擇Ⅱ級，是由汕頭華能電廠生產;骨料：材料選擇機制砂以及和石粉，由中天未來方舟攪拌站生產，通常需要將機制砂在篩網上進行充分的過濾得到足量砂，其中篩眼選擇4.75mm，8.1%的小于0.075mm的粉體含量的石粉;水：選用自來水;纖維素醚：常用的纖維素醚，2種，在預拌砂漿中添加，其中甲基羥丙基纖維素醚decoceM45，由龍湖科技生產;甲基羥乙基纖維素醚為tylose MH60001P6，由自信越化學生產;引氣劑：松香熱敏聚合物，烷基苯磺酸鹽（WB），三萜皂苷（TZ）。

（二）試驗方法

選用的砂漿配比：m（水泥）∶m（粉煤灰）∶ m（砂）為20∶5∶75，水灰比設定為0.64。依據砂漿試驗方法測試稠度、濕密度以及相應的抗壓強度;保水率按照JG/T 230—2007 進行測試。

二、 試驗結果與討論

（一）不摻纖維素醚情況下引氣劑對預拌砂漿性能的影響

（1）通過比較發現選用的引氣劑設定相應的閾值之后，能夠起到較好的引氣效果。當不斷增加氣體含量，砂漿的濕密度相應降低且引氣量相應增加，參量閾值往往很小。引氣劑TZ含量在閾值0.004%前的引氣作用小，與其他兩種引氣劑相比，但是當混合物中的TZ含量增加到0.006%時，該引氣劑的效果要優于其他兩種引氣劑。

（2）如果三種引氣劑的含量非常低，這樣能夠有效地優化成品砂漿的稠度以及相應的流動性。其中，預拌砂漿的稠度受WB和TZ影響更大。現成的預拌砂漿的稠度隨引氣劑量增加而增加。

（3）經過分析發現，TZ對保水率產生顯著的影響，其中加入三種引氣劑后，都降低了預制砂漿的保水率。

（4）引氣劑加入后，引入的氣泡降低了砂漿的密度并降低了固化后的抗壓強度。

（二）預拌砂漿性能在引氣劑摻加纖維素醚情況下的因素影響

從測試結果可以看出，當向預拌砂漿中添加少量纖維素醚時，SX和TZ的效果將大大減弱，纖維素醚對特定的引氣劑具有抑制作用。經過實驗發現，在提高預拌砂漿的稠度方面只有SX以及WB表現突出，其中在三種引氣劑并未增加過多，尤其TZ對稠度不會產生影響。其中，預拌砂漿的抗壓強度在其他引氣劑混合時，高于與WB混合的預混砂漿的抗壓強度。預混砂漿與WB混合后，假如砂漿的孔隙率不斷升高時，其抗壓強度反而下降，并且濕密度降低。不含引氣劑的砂漿的抗壓強度稍高于含SX的砂漿的抗壓強度，這樣導致砂漿的強度降低，可是相應的預拌砂漿的濕密度并未受到太大的影響。

（三）不同黏度纖維素醚在預拌砂漿中對引氣劑作用效果的影響

當纖維素醚HPMC和HEMC的混合量均為0.01%時：

（1）纖維素醚HPMC0.01%含量的砂漿，在混合三種引氣劑后，預拌砂漿的稠度提高明顯，效果最佳的是WB，效果最差的是SX。WB可以提高速溶預拌砂漿的稠度，其他兩種與0.01%纖維素醚HEMC混合時，則沒有效果。

（2）引入引氣劑會稍微降低現成的預拌砂漿的保水性，并且三種引氣劑的TZ對砂漿的保水性影響最大。

（3）在預混砂漿中添加一定量的纖維素醚或者引氣劑時，其中纖維素醚會對引氣劑產生反作用，同時也會對保水率產生影響。即使纖維素醚的量很少，比如預混砂漿中不同引氣劑在與0.01%HEMC纖維素醚混合后，混入SX引氣劑的砂漿的抗壓強度略有提高，而在所有其他測試組中，預混砂漿的抗壓強度均下降，而WB混合的預拌砂漿顯示顯著降低了其保氣性能和抗壓強度。

與此同時，在對纖維素醚HPMC與HEMC進行獨立性測試時發現，選擇不同類型的預拌砂漿，對于引氣劑而言，受兩種纖維素醚的影響規律基本相同，基本影響不顯著。

三、 分析與討論

（一）引氣劑對新拌砂漿性能的影響

（1）砂漿強度的增長受到引氣劑含量增加的阻礙。這種阻礙主要由于引氣劑具有較為顯著的穩泡能力，孔隙率的增加降低了砂漿的強度。引氣劑高含量組的泡沫的保留率高于低含量組的保留率。具體如圖1所示。

（2）由于在砂漿加入了過量的纖維素醚，其中柔性聚合物將會增加。經過固化之后的砂漿，系統中的缺陷是由于柔性聚合物和水泥水化形成的晶體結構不相容造成的，則引起最終砂漿的抗壓強度降低。

（3）原料和水混合后，HPMC聚合物擴散到水中并粘在水泥顆粒上，覆蓋層對水泥的水化過程產生了阻礙，砂漿的強度在一定程度上發生了降低。

（二）引氣劑對砂漿力學性能的影響

調整砂漿的稠度時，建議先添加少量引氣劑以調整砂漿的初始稠度。在實際工程中，考慮到引氣劑的滯時損失，即使反復攪拌，系統的引氣效果會繼續減弱。

四、 結語

（一）預拌砂漿中在不添加纖維素醚時，單受引氣劑單因素控制時，主要表現為如下規律：當引氣劑小于0.002%閾值時，三種引氣劑隨著劑量的增加，效果越來越明顯。這樣可以進一步提高預拌砂漿稠度，使得相應的砂漿濕密度、保水率和抗壓強度等性能減弱。

（二）由于纖維素醚能夠對引氣劑產生一定的破壞，有纖維素醚成分影響的引氣劑也導致纖維素醚的保水率略有降低。例如：兩種引氣劑松香熱聚物類以及相應的三萜皂甙類，假如不摻入纖維素醚時，引氣劑的效果更好，反之則有一定程度的衰減。對于烷基苯磺酸鹽類引氣劑而言，當加入纖維素醚之后，有一定效果增幅。因此，在進行預拌砂漿的配合比設計時，應特別注意纖維素醚和引氣劑的協同搭配的可行性。

參考文獻：

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[2]宋昊，曾曉輝，謝友均，等.長期荷載作用下水泥乳化瀝青砂漿的徐變特性[J].建筑材料學報.

作者簡介：王正權，南京蘇寶科技股份有限公司。