絮凝剂对湿拌砂浆性能的影响研究_陈周鹏.pdf

广东建材2023年第2期0 引言作为一种绿色建筑材料，湿拌砂浆具有粘结性强、抗裂性能优异、良好的耐久性和施工便捷等优点1-3，不仅适用于承重墙、非承重墙中各种混凝土砖、粉煤灰砖和粘土砖的砌筑和抹灰，更能满足普通及特殊场合的地面找平和地下室、建筑物屋面及内外墙面、人防、隧道和家装等工程的防水防渗及渗漏修复的需求4-6，因而在国内外得到广泛应用。已有文献和成功案例表明，湿拌砂浆的原材料来源丰富，诸如机制砂、河砂、石英砂、石粉和陶瓷粉等集料均可用于制备湿拌砂浆，其中以机制砂最为常见。但由于近年环保政策收紧和经济下行等因素的影响，为了节约制砂成本和提高洗砂效率，部分企业在制砂过程中掺加大量絮凝剂，导致制备得到的机制砂应用于混凝土和砂浆时产生了一系列问题，因此如何克服絮凝剂带来的不良影响显得尤为重要。本试验采用KZJ-WM30型湿拌砂浆增塑剂对砂浆进行改性，探讨不同的絮凝剂种类和掺量、强度等级下絮凝剂对砂浆性能的影响情况。1 试验原料及试验方法1.1 试验原材料1.1.1 水泥采用42.5级“红狮”牌普通硅酸盐水泥（代号C）作为砂浆的胶凝材料，其性能指标见表1：1.1.2 细集料采用过 5mm 筛的机制砂(代号 S)作为砂浆的细集料，其性能指标见表2：1.1.3 粉煤灰采用福能电厂级粉煤灰（代号FA），其需水量比97%，含水量0.2%，烧失量2.1%。1.1.4 添加剂采用KZJ-WM30型湿拌砂浆增塑剂，为半透明液体，无毒且不含氯离子等对预拌砂浆有害的组分，其性能指标如表3所示。1.1.5 絮凝剂絮凝剂对湿拌砂浆性能的影响研究陈周鹏（科之杰新材料集团有限公司）【摘要】试验以絮凝剂和增塑剂为主要原料，通过测定湿拌砂浆工作性能指标，研究了不同的絮凝剂类型和浓度、砂浆强度等级下絮凝剂对湿拌砂浆性能的影响。试验数据表明：1800万分子量阴离子型聚丙烯酰胺对砂浆的综合性能影响最大；当其浓度提高时，砂浆的稠度和抗压强度降低，保水率、湿密度和拉伸粘结强度增加；随着强度等级上升，絮凝剂对砂浆工作性能的影响逐渐降低。【关键词】增塑剂；絮凝剂；保水率；抗压强度；拉伸粘结强度；稠度；湿密度28d收缩率比/%79保水率比/%116抗压强度比/%96凝结时间差/min55含气量/%1614d拉伸粘结强度比/%1292h稠度损失率/%18表3 KZJ-WM30型湿拌砂浆增塑剂性能参数比表面积/(cm2/g)380标准稠度/%26.8凝结时间/min初凝190终凝255抗折强度/MPa3d6.828d9.2抗压强度/MPa3d27.828d50.3表1 红狮水泥性能指标堆积密度/(kg/m3)1450表观密度/(kg/m3)2455压碎指标/%9.2细度模数2.5含泥量/%0.3表2 机制砂性能指标材料研究与应用-6广东建材2023年第2期采用 1200 万分子量阴离子型聚丙烯酰胺(代号XN1)、1800万分子量阴离子型聚丙烯酰胺(代号XN2)、非离子型聚丙烯酰胺(代号XN3)、阳离子型聚丙烯酰胺(代号XN4)和聚合氯化铝(代号XN5)等当前常见的絮凝剂进行测试分析。1.2 试验方法保证增塑剂用量不变，于砂浆中依次加入集料总量7%的不同类型的絮凝剂溶液(浓度为0.10%)，测试砂浆的工作性能，其配合比见表4：保证增塑剂用量不变，于砂浆中依次加入集料总量7%的不同浓度的絮凝剂溶液(浓度为0.02%0.10%，每0.02%浓度为一组)，测试砂浆的工作性能，其配合比见表5：保证砂浆初始稠度不变，于砂浆中依次加入集料总量7%的絮凝剂溶液(浓度为0.10%)，测试不同强度等级下砂浆的工作性能，配合比见表6。2 试验结果及分析2.1 不同类型絮凝剂对砂浆性能的影响从表7可以看出，掺加絮凝剂后，砂浆的抗压强度较基准有所降低。稠度方面，XN2对砂浆稠度及损失的影响最大，其次为XN1、XN3和XN4，而XN5的影响最小，而且由于初始稠度的减小，砂浆的湿密度也随之提高；另一方面，聚丙烯酰胺具有的絮凝性、粘合性和降阻性可以通过机械、物理或化学作用使悬浮物质絮凝，并通过电中和及架桥吸附效应有效地降低流体的摩擦阻力，起到粘合作用；同时聚丙烯酰胺在中性、酸性和碱性条件下均易水解呈半网状结构，发挥增稠作用7-8，所以掺加聚丙烯酰胺后砂浆的保水率和拉伸粘结强度提高。综上所述，XN2对砂浆的综合性能影响最大。2.2 不同浓度絮凝剂对砂浆的性能影响不同浓度的XN2对砂浆的性能影响如表8所示。在其浓度逐步上升的情况下，砂浆的稠度和抗压强度降低，保水率、湿密度和拉伸粘结强度提高。由于增塑剂中引气和增稠组分含量较高，一方面增稠剂分子之间呈现复杂的、具有一定交联度的三维网状结构，其亲水基团遇水解离与水分子形成氢键，并在网络和水之间产生浓度差，进而吸收水分以维持浓度平衡，使自由水转变为结合水，提高了砂浆的保水率和拉伸粘结强度；另一方面，引气组分具有表面活性，于砂浆体系内引入大量微小的气泡，产生的滚珠效应增加了砂浆的可塑性和柔滑性，当聚丙烯酰胺浓度提高时，砂浆体系中微小气泡C250FA70S1350W230KZJ-WM306.40XN0.095表4 不同类型絮凝剂下M10砂浆配合比(kg/m3)表5 不同浓度絮凝剂下M10砂浆配合比C250FA70S1350W230KZJ-WM306.40XN20.0190.095(kg/m3)表7 不同类型絮凝剂对砂浆性能的影响类型基准XN1XN2XN3XN4XN5稠度/mm初始110827592941002h1055046706885保水率/%88.293.595.791.090.888.9湿密度/(kg/m3)18251910195018851875185028d抗压强度/MPa13.611.310.110.610.512.014d拉伸粘结强度/MPa0.220.360.390.320.300.28强度等级M10M10M15M15M20M20M25M25C250250290290320320340340FA70709090100100120120S13501350132513251300130012701270W230230215215200200190190KZJ-WM306.4012.158.3513.7010.1014.3011.9514.75XN20.0950.0930.0910.089(kg/m3)表6 不同强度等级下砂浆配合比材料研究与应用-7广东建材2023年第2期与结合水一起被包裹在网状结构中，产生的稳泡效应降低了砂浆的抗压强度9。需要注意的是，由于聚丙烯酰胺的絮凝作用要高于引气组分的滚珠效应，在增塑剂掺量不变而聚丙烯酰胺的浓度上升的情况下，砂浆的初始稠度减小，2h稠度损失增大。2.3 不同强度等级下絮凝剂对砂浆性能的影响由表9的数据可知，随着强度等级上升，砂浆体系中的集料和XN2的用量逐渐减少，砂浆的2h稠度经时损失也随之减小；同时M10M25强度等级下掺加絮凝剂的砂浆相对于未掺加絮凝剂的基准砂浆,抗压强度降幅分别为31.7%、27.3%、20.5%和13.4%，说明絮凝剂对砂浆抗压强度的负面作用随着强度等级上升而降低10，究其原因主要是由于高强砂浆胶凝材料较高，且随着XN2用量的降低，其对于增塑剂的吸附和稳泡、絮凝作用也在减弱，改善了絮凝剂对砂浆抗压强度的不利影响。另一方面，因为高强砂浆的增塑剂用量较高，加之聚丙烯酰胺的增稠效应在一定程度上进一步改善了湿拌砂浆的和易性，所以其湿密度、保水率和拉伸粘结强度要明显高于低强砂浆。表8 不同浓度絮凝剂对砂浆的性能影响浓度/%基准0.020.040.060.080.10稠度/mm初始1121071019585752h1068575635643保水率/%88.390.391.593.494.595.6湿密度/(kg/m3)18151850188019051935196528d抗压强度/MPa13.512.711.911.310.710.014d拉伸粘结强度/MPa0.210.240.280.330.370.39表9 不同强度等级下絮凝剂对砂浆性能的影响强度等级M10M10M15M15M20M20M25M25稠度/mm初始105102991041031011061082h91578962967010579保水率/%88.390.389.591.291.793.292.994.3湿密度/(kg/m3)1815185018501905189519551915198528d抗压强度/MPa13.99.518.713.624.919.831.327.114d拉伸粘结强度/MPa0.210.290.280.330.340.380.390.433 结论通过采用KZJ-WM30型湿拌砂浆增塑剂进行试验，研究了不同的絮凝剂种类和掺量、强度等级下絮凝剂对湿拌砂浆的性能影响。试验结果表明，相较于其他类型的絮凝剂，1800万分子量阴离子型聚丙烯酰胺对湿拌砂浆综合性能的影响更大；当其浓度逐渐上升时，砂浆的稠度和抗压强度降低，保水率、湿密度和拉伸粘结强度提高。除此之外，絮凝剂对高强砂浆工作性能的影响幅度要小于低强砂浆。【参考文献】1 徐恩涛.新型湿拌砂浆的技术及应用J.广东建材,2020(9):33-34.2 罗城,韦肖芳.单掺型湿拌砂浆添加剂的试验探究J.广东建材,2019(12):7-9.3 符惠玲,仲以林,韦朝丹,等.絮凝剂在机砂中的残留量对（下转第84页）材料研究与应用-8广东建材2023年第2期缩开裂。优选配合比底板及侧墙混凝士采用 60d至90d 龄期，采用水化热低和凝结时间长的水泥，适当掺入氧化镁，降低侧墙混凝土温缩应力；坍落度宜控制在140180mm以内，水胶比不大于0.5，浇灌速度不宜过快，混凝土自由落差符合规范要求。混凝土浇筑加强管理严禁冷缝出现，混凝土浇灌后约 2小时进行二次振捣；混凝土施工前，根据天气情况等做好周密的施工计划方案，加强过程监督及振捣质量。加大施工力量，缩短底板和侧墙施工间隔时间小于7d，减小隧道底板对侧墙混凝土的变形约束；侧墙混凝土养护混凝土浇筑完成后，812小时内开始带模喷淋水或喷雾保湿养护。延长拆模时间，模板拆除后及时覆盖专用养生薄膜及棉被覆盖。4 结论在相同的养护温度条件下，不同的氧化镁膨胀剂掺量的混凝土膨胀发展规律较为一致，膨胀率先呈非线性增加后逐步趋于平稳；相比于不掺和氧化镁膨胀剂，掺和氧化镁膨胀剂的混凝土的膨胀率显著增加，有效地改善了混凝土的抗裂能力，随着养护温度的增加，镁质膨胀材料膨胀反应速率也逐步增加，因此可以更快地达到最终膨胀率；基于跳仓法施工时，采用隔一段浇一段分仓措施，有效降低了隧道混凝土结构的裂缝开展，目前隧道已回填完成1.2km，降水停止将近1年，现场结构无裂缝出现，自防水效果较为理想。【参考文献】1 王新刚,樊士广.HCSA膨胀剂在大体积混凝土裂缝控制中的应用研究J.四川建筑科学研究,2022,48(1):80-84.2 于天佑,吴亚平,杨青山,等.大体积腔体混凝土结构温度及裂缝分析与控制J.铁道科学与工程学报,2020,17(3):690-698.3 刘强,郝赫,李小鹏,等.大体积混凝土微膨胀加强带快速施工技术J.建筑技术,2022,53(6):694-696.4 刘波,赵飞,罗轩忠,等.武汉绿地中心工程超厚底板大体积混凝土施工技术J.施工技术,2015(4):14-17.5 李凌旭,王帅宝,马明昌.跳仓法施工条件下大体积混凝土温度场有限元分析J.施工技术,2019,48(6):84-87.6 周笋,李国胜,王雪生,等.超长大体积混凝土跳仓法工程设计中的关键问题J.建筑结构,2019,49(18):120-125,130.7 韩亚新,单宏伟,谢良兵,等.“跳仓法”在大体积混凝土无缝施工中的应用研究J.施工技术,2018(s1):59-61.8 冯经纬.大体积混凝土施工裂缝控制技术及措施在地下室底板施工中的应用与探讨J.江西建材,2014(6):75-76.作者简介 周晓刚（1989.03-），男，汉族，江苏江阴人，本科学历，工程师，主要从事道路桥梁相关工作.混凝土性能的影响J.广东建材,2020(6):10-12.4 张伟,李莉丽,刘梁友,等.不同外加剂对湿拌砂浆性能的影响.硅酸盐通报,2017(8):2833-2837.5 朱玉雪,郝利国,赵海洋,等.新型湿拌砂浆外加剂及其应用.硅酸盐通报,2020(3):787-791.6 马啸.机制砂对湿拌砂浆性能的影响研究J.建材与装饰,2021(11):47-48.7 栾晓风,于光强,董明.湿拌砂浆外加剂配制探索J.工程与管理科学,2020,2(5):47-48.8 黄文聪,徐海源,周新文,等.机喷型湿拌砂浆配合比设计研究.混凝土,2022(3):131-134,137.9 荣辉,张树青,张磊,等.絮凝剂对水泥砂浆强度的影响.混凝土与水泥制品,2021(2):32-36.10 王凯翀,林建辉.湿拌砂浆保塑时间的设计与确定方法的研究J.广东建材,2021(11):20-22.作者简介 陈周鹏（1992-），男，大学本科学历，福州大学材料科学与工程专业毕业，工学学士学位，工程师，现任科之杰新材料集团有限公司技术工程师，主要从事混凝土及预拌砂浆相关外加剂产品的研究与技术支持工作.E-mail:.（上接第8页）施工技术-84