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《砂浆稠化粉在干混抹灰砂浆中的应用研究》 (李扣兰,曾月义,吴晓莉)

添加日期:2014/3/19 9:35:34   作 者:  来源:   浏览次数:

 
李扣兰,曾月义,吴晓莉
研发中心干粉砂浆技术研究组(2012)
 
摘要:
通过在干混抹灰砂浆中,掺入砂浆稠化粉,分析不同掺量的砂浆稠化粉对不同强度等级的抹灰砂浆的性能影响,总结出该砂浆稠化粉在抹灰砂浆中的最适宜掺量。并将该最适宜掺量下的砂浆稠化粉与市场上的砂浆稠化剂进行性能对比,判断该砂浆稠化粉的性价比,以及其在市场所处位置。试验结果表明,该砂浆稠化粉在抹灰砂浆中最适宜掺量为0.8%。与其他砂浆稠化剂相比,该砂浆稠化粉的性价比优越,掺量适中,满足生产设备计量和生产要求,降低了总体成本。 
  
关键词:砂浆稠化粉;增稠性;保水性;粘结性;施工和易性 
 
1  引言
建筑物的墙体砌筑是建设项目的一个重要组成部分,同时也是实现建筑物使用功能的最基本工程。用于墙体砌筑的主要有三大类:一类为板材,第二类为砌块,第三类为砖。我们目前墙体材料主要为砌块和砖类。要将这些砖、砌体粘结为整体,并形成强度,就需要砌筑砂浆和抹灰砂浆,这两种砂浆在建筑工程中都是不可或缺的,然而,相对砌筑砂浆而言,抹灰砂浆除了需要满足砌筑砂浆一系列的性能外,还需要满足一项粘结性要求,就是与基层墙体的粘结能力。
抹灰砂浆在建筑工程中的用量仅次于混凝土,是建筑中最为重要的组成部分,也是干拌砂浆中占比例最大的部分。从我国的经济发展来看,现阶段多采用砌筑墙体,而市场发展对抹灰施工的质量、效率以及环保要求不断提高,干拌抹灰砂浆市场必然会越来越大,干拌抹灰砂浆必将逐步成为抹灰砂浆发展的趋势[2]。
然而,由于抹灰砂浆的施工都是建筑工人来进行的,他们的素质不一,在抹灰砂浆加水搅拌的过程中,他们很可能会根据自己的操作手感来决定用水量,而这样的操作会使得抹灰砂浆产生泌水的现象,这一现象的产生将会给抹灰砂浆的整体性能带来很大的弊病,比如产生空鼓、脱落等现象,这将对建筑物整体的强度造成很大的损失,另外就是以后建筑物装修过程中,基层已经产生很多弊病,那必然会影响下一步的建造。
为了解决这一问题,我们研发了砂浆稠化粉,这种砂浆稠化粉是专门应用于干混砂浆中,在干粉砂浆生产厂即按照一定的比例掺入,与抹灰砂浆中其他组分通过搅拌设备搅拌均匀后,或者打包,或者在现场直接用罐车运到工地使用。我们的砂浆稠化粉是以高吸附性层状硅酸盐类无机材料为基础,利用材料之间的物理反应和化学反应,达到保水增稠的目的,具有保水、增稠、增强、抗渗、抗裂、耐磨等多种性能,可以提高砂浆的各种物理和化学性能,提高砂浆的耐久性,并且可以提高工效,降低成本、净化环境,节约能源等多方面优点,其社会、经济效益显著。
 
2  试验设计、方法和材料
2.1  试验材料
水泥:中国海螺水泥厂,强度等级为P.O.42.5 ,330 元/ 吨。
砂:河砂,最大粒径不超过2.36mm 的中砂,55元/ 吨。
粉煤灰:安徽某发电厂的Ⅱ级灰,128 元/ 吨。
 
添加剂:砂浆稠化粉,苏州弗克新型建材有限公司提供的kulane807砂浆稠化粉,简称KL,售价为2500元/ 吨。
杭州某砂浆稠化剂,简称YS,推荐掺量为0.15% ,售价14000 元/ 吨。
北京某砂浆稠化剂,简称BN,推荐掺量为0.1%,售价为10000 元/ 吨。
2.2  试验方法
2.2.1  规范性引用文件
砌筑砂浆和抹灰砂浆的稠度、保水性、抗压强度、密度、拉伸粘结强度按照JGJ70 - 2009《建筑砂浆基本性能试验方法》和GB/T 25181- 2010  《预拌砂浆》进行。
2 .2.2  试验内容
砂浆稠化粉是根据水泥水化的机理,综合考虑稠化粉本身成分的作用,选用多种无机材料、有机高聚物、表面活性剂等专用材料,配制而成不含石灰和松香皂类物质的非引气型粉状材料。它安全、无毒、无放射性和无腐蚀性。通过材料对水分子的物理吸附作用,化学反应作用,从而达到使砂浆增稠、保水之目的。
通过在不同强度等级的抹灰砂浆中掺入不同掺量的砂浆稠化粉,分别检测抹灰砂浆的初始稠度、2h 稠度、保水性、密度、抗压强度、伸粘结强度,判断砂浆稠化粉在抹灰砂浆中的最适宜掺量。
在确定砂浆稠化粉最适宜掺量后,并砂浆稠化粉与市场上销售的进行性能对比,观察该砂浆稠化粉在市场上所处的位置,判断其性价比如何。
2 .2.2 . 1 不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆性能影响
以抹灰砂浆的配方为定量,改变抹灰砂浆中砂浆稠化粉的掺量,观察砂浆稠化粉对抹灰砂浆稠度、保水性、密度、拉伸粘结强度、立方体抗压强度的影响。其中抹灰砂浆中,强度等级分别为M5,M10 ,M15 ,M20 固定砂浆用水量为15% ,每种原料的比例均是占抹灰砂浆总重的质量百分比。掺加不同掺量的砂浆稠化粉的抹灰砂浆配合比见表2 。 试验时,按照表2 中试验组配制抹灰砂浆,一共配制28组,分别标号,再称取一定量的砂
浆稠化粉按顺序加入到抹灰砂浆中,进行抹灰砂浆相关试验,观察砂浆稠化粉对抹灰砂浆性能影响。
2.2.2.2  不同品种砂浆稠化粉性能对比
将弗克KL砂浆稠化粉与市场上较好的砂浆稠化粉进行性能对比,对比在相同稠度时,砂浆的各项性能差异,并进行性价比评价,评价弗克砂浆稠化粉在市场上所占位置。 选用DMM15 强度等级的砌筑砂浆来进行试验,检测在同样掺量的水泥,粉煤灰,砂,以及同样稠度下,砂浆的用水量,以及其他各项性能,并进行成本核算。不同砂浆稠化粉与市场上其他产品性能对比的配合表见表3 。
 
3  试验结果与讨论
3.1 不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆性能影响结果与分析
3.1.1  不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆稠度的影响 表3 中不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆稠度影响的试验结果显示,不管是哪个强度等级的抹灰砂浆,随着砂浆稠化粉掺量的增加,砂浆的稠度增大,稠度值在降低。这是因为砂浆稠化粉中具有增稠组份,一方面砂浆稠化粉中的物理增稠组份在水的作用下,开始吸附膨胀,其粒子悬浮于整个砂浆体系中,起到增稠保水的作用;另一方面砂浆稠化粉中的某些组份会在水为介质的条件下,开始化学反应,生成钙矾石类的物质,达到化学增稠的目的。
而在一组砂浆中,砂浆稠化粉掺量增加,这些组份的含量也相应提高,增稠效果也比较明显,因而在同样稠度下,砂浆的用水量可能就会有所提高,但是当砂浆稠化粉掺量太高时,要达到相同的稠度,那么砂浆的用水量就会急剧上升,就会带来很多负面的影响,比如孔隙增大,砂浆密实性降低,砂浆的强度就会下降,粘结能力也随之而降,甚至会产生脱落,空鼓。 图1 就显示了砂浆的稠度随砂浆稠化粉掺量而改变的曲线图。
3.1.2  不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆保水性的影响
从表3 中不同砂浆稠化粉对抹灰砂浆保水性影响的试验结果显示,随着砂浆稠化粉掺量
的增加,砂浆的保水性呈递增趋势,但在砂浆稠化粉掺量为1.5%时,砂浆的保水性基本达到99% ,再提高砂浆稠化粉的掺量,砂浆的保水性也不会再提高,已经达到饱和。
这是由于砂浆稠化粉中保水组份作用的结果,在一定范围内,砂浆稠化粉中的保水组份的含量有限,因而才会随着砂浆稠化粉掺量的增加,砂浆保水性提高,但当保水组份的含量达到饱和点时,砂浆的保水性也已经达到饱和,所以再增加砂浆稠化粉掺量,保水性也不会再有所提高。
图2 显示了抹灰砂浆的保水性随砂浆稠化粉掺量变化而变化的曲线图。
同时图3 也显示不同砂浆稠化粉掺量下的抹灰砂浆,在成型半小时后,砂浆表面的泌水情况。从图 3 来看,在不掺加砂浆稠化粉时,由于砂浆中没有保水组份,半个小时后,砂浆表面泌出大量水分,而第二张小图则是砂浆稠化粉掺量为0.3%时,抹灰砂浆成型后的情况,从图3 来看,其表面泌出的水分明显比第一张小图要少很多,但还是有一点,说明保水性还是有点欠缺,也就说明砂浆稠化粉掺量太低也是不可行的,达不到保水的效果。
从砂浆稠化粉掺量为0.5%开始,砂浆的表面就没有了泌水的情况,说明在砂浆稠化粉掺量为0.5%时,基本就达到了保水性要求。
3.1.3不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆密度的影响
由表3 的密度试验结果来看,抹灰砂浆的密度随着砂浆稠化粉掺量的增加有递减的趋势,这很可能就是与砂浆稠化粉中某些高分子组份有关了。一般情况下,高分子在加水搅拌的过程中,会引入一些气泡,这些气泡存在于砂浆体系的孔隙中,降低了砂浆的密实性,所以砂浆的密度才会呈现降低趋势。
3.1.4不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆立方体抗压强度的影响
由表3 的立方体抗压强度结果来看,随着砂浆稠化粉掺量的增加,砂浆的立方体抗压强度呈递增的趋势,但是砂浆稠化粉在掺量较低的时候,抗压强度反而会比空白试样组略低,这个就不得不要从砂浆稠化粉组份来分析了。
砂浆稠化粉是有无机和有机化合物,经过精密的技术复合而成,当砂浆稠化粉掺量太低时,砂浆稠化粉中有机组份发挥的作用比无机组份大,这是由于有机高分子在加水搅拌过程中,引入一些气泡,而这些气泡降低了砂浆的密实性,这就会造成砂浆强度降低,而此时砂浆稠化粉掺量太低,无机组份含量较低,其所反应形成的化合物无法填充有机物引入的气泡破灭时留下的空隙,相比空白试样组而言,空白试样组中由于没有这些组份,虽然表面会泌水,但是其水泥浆体相比而言,就沉入到砂浆的底部,反而会比前者要来得密实,因而强
度会比砂浆稠化粉掺量低的时候要高一些。
随着砂浆稠化粉掺量的提高,砂浆稠化粉中无机组份的含量也随之提高,无机组份在水介质的作用下,进行化学反应,产生钙矾石、氢氧化钙等,填充了气泡留下的空隙,使得砂浆的密实性得以提高,因而强度也会随之而提高。
从各强度等级的砂浆立方体抗压强度试验结果来看,砂浆稠化粉在掺量为1.0%的以后,强度发展的趋势就比之前要稍微小点了。
3.1.5  不同掺量砂浆稠化粉对抹灰砂浆拉伸粘结强度的影响
我们这里之所以讨论抹灰砂浆,而没有加上砌筑砂浆,就是因为抹灰砂浆相对砌筑砂浆而言,一个重要的参数指标就是拉伸粘结强度,抹灰砂浆除了要达到相应强度等级要求的抗压强度之外,抹灰砂浆还需要与砌体有良好的粘结能力,使得抹灰砂浆能很好的涂抹于砌体表面,所以我们这边讨论了抹灰砂浆的拉伸粘结强度,观察不同掺量的砂浆稠化粉对各强
 
度等级的抹灰砂浆拉伸粘结强度的影响。
由表3 的试验结果看出,随着砂浆稠化粉掺量的增加,抹灰砂浆粘结强度随之而提高。但是在砂浆稠化粉掺量太低时,粘结强度提高的幅度并不是很大,这也是因为砂浆稠化粉中起粘结作用的组份含量决定的。
由于我们在研发一种添加剂的时候,不仅要考虑到其质量的可行性,我们还要考虑到其带来的性价比问题,因而我们就没有做砂浆稠化粉掺量较大的试验组,来看其粘结强度,这是因为砂浆稠化粉掺量增加,势必会带来抹灰砂浆成本的提高,在目前形势,处处要求控制成本的情况下,我们要结合所有的性能来判断砂浆稠化粉的最适宜掺量。
结合不同掺量的砂浆稠化粉对抹灰砂浆各项性能影响的试验结果,在综合考虑砂浆性价比,我们定位该砂浆稠化粉在抹灰砂浆中最适宜掺量为0.8%。
3.2    不同品种砂浆稠化粉性能对比结果分析
      用弗克砂浆稠化粉KL与砂浆稠化剂YS、BN进行性能对比,并进行抹灰砂浆成本核算,分析该砂浆稠化粉在市场上所处位置,以及今后需要改善之处。
由表4 试验结果看出,KL砂浆稠化粉在掺量为0.8%时,除了保水性可能稍有欠缺外,其他各项性能均略高于其他两种砂浆稠化剂。对砂浆稠化剂YS、BN 进行灰分的测定后,也可以确定试验结果与理论符合,就是砂浆稠化粉YS、BN 的灰分均在65% 以上,说明其所含高分子的比例均较高,而这些高含量的高分子砂浆稠化剂的保水性也必然会较高。也正因为他们的高分子含量高,所以带来的影响就是砂浆的强度降低很多,而要达到相同强度等级,那么就需要提高砂浆中水泥的掺量,从另一方面来讲,还是增加了砂浆的成本,所以性价比就低了。
另外从试验中我们也发现,尤其是YS的砂浆稠化剂,其2h砂浆稠度损失性很大,砂浆加水搅拌后,过5min左右,稠度就会降低很多,要达到砂浆初始稠度,就需要加水,然而工人并不知道这样的事情,他们只会根据自己的手感来调整用水量,如果觉得稠度不合适,就会加水调整,然后加水的同时,就会带来很多负面作用,也之所以现在很多抹灰砂浆会出现空鼓、开裂的原因之所在了。
另外我们再从掺量上分析,砂浆稠化剂YS、BN 的掺量均较低,而总所周知,生产普通预拌砂浆的设备混合能力均有限,且搅拌时间短,这样低的掺量使得预拌砂浆在混合的时候,很难在预拌砂浆中混合均匀,造成的后果可想而知。而弗克砂浆稠化粉KL考虑到这一点,将砂浆稠化粉的掺量控制在0.8%,减低了设备混合的困难度,提高了混合的均一性。
所以综合上述的分析,弗克砂浆稠化粉 KL的性价比还是较高的,不仅降低了抹灰砂浆的成本,提高了工作效率,最重要的是砂浆的综合性能得以保障。
 
4  结论
(1 )研制的砂浆稠化粉,具有增稠性、保水性、和易性的三重效果。
(2 )砂浆稠化粉的添加量需要在合适的范围内,掺量太低,达不到增稠保水、改善和易性的目的,掺量太高,砂浆太稠反而会失去和易性。我公司的砂浆稠化粉在较低的掺量下就具有较好的增稠保水性能。
(3 )砂浆稠化粉对砌筑砂浆的抗压强度具有一定的影响,由于砂浆稠化粉中含有的一些添加剂会引入一些气泡,增加了砂浆的孔隙率,降低了砂浆的密实度,从而使砂浆的强度有所降低,但由于砂浆稠化粉其在参与水化反应的过程中形成了决定砂浆强度的钙矾石,所以对砂浆的强度又有所提供,弥补了强度损失,在一定掺量后,反而会提高砂浆的抗压强度。
(4 )砂浆稠化粉可以提高抹灰砂浆的粘结性能,其中的抗裂组份更是使得抹灰砂浆的性能得以提高,不仅节约了材料成本,也降低了生产成本,性价比优越。
 
 
5   参考文献
[1]林伦,张鸿毓,林瑞. 预拌砂浆稠化剂的研究. 低温建筑技术,2007(4 ):9 - 11
[2]  王新民,李颂.新型建筑干拌砂浆指南[M] - ]  京:中国建筑工业出版社,2 004 
[3]  张义顺,李艳玲,徐军. 纤维素醚对砂浆性能的影响[J].建筑材料学报,2008,3(11):359 - 362 
[4] JGJ70 - 2009,建筑砂浆基本性能试验方法[S]
 
6  表格
 

 


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