陳周鵬

（科之杰新材料集團(tuán)有限公司）

0 引言

作為一種綠色建筑材料，濕拌砂漿具有粘結(jié)性強(qiáng)、抗裂性能優(yōu)異、良好的耐久性和施工便捷等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，不僅適用于承重墻、非承重墻中各種混凝土磚、粉煤灰磚和粘土磚的砌筑和抹灰，更能滿足普通及特殊場(chǎng)合的地面找平和地下室、建筑物屋面及內(nèi)外墻面、人防、隧道和家裝等工程的防水防滲及滲漏修復(fù)的需求[4-6]，因而在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。

已有文獻(xiàn)和成功案例表明，濕拌砂漿的原材料來(lái)源豐富，諸如機(jī)制砂、河砂、石英砂、石粉和陶瓷粉等集料均可用于制備濕拌砂漿，其中以機(jī)制砂最為常見。但由于近年環(huán)保政策收緊和經(jīng)濟(jì)下行等因素的影響，為了節(jié)約制砂成本和提高洗砂效率，部分企業(yè)在制砂過(guò)程中摻加大量絮凝劑，導(dǎo)致制備得到的機(jī)制砂應(yīng)用于混凝土和砂漿時(shí)產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，因此如何克服絮凝劑帶來(lái)的不良影響顯得尤為重要。本試驗(yàn)采用KZJ-WM30 型濕拌砂漿增塑劑對(duì)砂漿進(jìn)行改性，探討不同的絮凝劑種類和摻量、強(qiáng)度等級(jí)下絮凝劑對(duì)砂漿性能的影響情況。

1 試驗(yàn)原料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

1.1.1 水泥

采用42.5 級(jí)“紅獅”牌普通硅酸鹽水泥（代號(hào)C）作為砂漿的膠凝材料，其性能指標(biāo)見表1：

表1 紅獅水泥性能指標(biāo)

1.1.2 細(xì)集料

采用過(guò)5mm 篩的機(jī)制砂(代號(hào)S)作為砂漿的細(xì)集料，其性能指標(biāo)見表2：

表2 機(jī)制砂性能指標(biāo)

1.1.3 粉煤灰

采用福能電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰（代號(hào)FA），其需水量比97%，含水量0.2%，燒失量2.1%。

1.1.4 添加劑

采用KZJ-WM30 型濕拌砂漿增塑劑，為半透明液體，無(wú)毒且不含氯離子等對(duì)預(yù)拌砂漿有害的組分，其性能指標(biāo)如表3所示。

表3 KZJ-WM30型濕拌砂漿增塑劑性能參數(shù)

1.1.5 絮凝劑

采用1200 萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺(代號(hào)XN1)、1800 萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺(代號(hào)XN2)、非離子型聚丙烯酰胺(代號(hào)XN3)、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(代號(hào)XN4)和聚合氯化鋁(代號(hào)XN5) 等當(dāng)前常見的絮凝劑進(jìn)行測(cè)試分析。

1.2 試驗(yàn)方法

⑴保證增塑劑用量不變，于砂漿中依次加入集料總量7%的不同類型的絮凝劑溶液(濃度為0.10%)，測(cè)試砂漿的工作性能，其配合比見表4：

表4 不同類型絮凝劑下M10砂漿配合比(kg/m3)

⑵保證增塑劑用量不變，于砂漿中依次加入集料總量7%的不同濃度的絮凝劑溶液(濃度為0.02%～0.10%，每0.02%濃度為一組)，測(cè)試砂漿的工作性能，其配合比見表5：

表5 不同濃度絮凝劑下M10砂漿配合比(kg/m3)

⑶保證砂漿初始稠度不變，于砂漿中依次加入集料總量7%的絮凝劑溶液(濃度為0.10%)，測(cè)試不同強(qiáng)度等級(jí)下砂漿的工作性能，配合比見表6。

表6 不同強(qiáng)度等級(jí)下砂漿配合比(kg/m3)

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 不同類型絮凝劑對(duì)砂漿性能的影響

從表7 可以看出，摻加絮凝劑后，砂漿的抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)有所降低。稠度方面，XN2 對(duì)砂漿稠度及損失的影響最大，其次為XN1、XN3 和XN4，而XN5 的影響最小，而且由于初始稠度的減小，砂漿的濕密度也隨之提高；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過(guò)機(jī)械、物理或化學(xué)作用使懸浮物質(zhì)絮凝，并通過(guò)電中和及架橋吸附效應(yīng)有效地降低流體的摩擦阻力，起到粘合作用；同時(shí)聚丙烯酰胺在中性、酸性和堿性條件下均易水解呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，發(fā)揮增稠作用[7-8]，所以摻加聚丙烯酰胺后砂漿的保水率和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度提高。綜上所述，XN2對(duì)砂漿的綜合性能影響最大。

表7 不同類型絮凝劑對(duì)砂漿性能的影響

2.2 不同濃度絮凝劑對(duì)砂漿的性能影響

不同濃度的XN2對(duì)砂漿的性能影響如表8所示。在其濃度逐步上升的情況下，砂漿的稠度和抗壓強(qiáng)度降低，保水率、濕密度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度提高。由于增塑劑中引氣和增稠組分含量較高，一方面增稠劑分子之間呈現(xiàn)復(fù)雜的、具有一定交聯(lián)度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其親水基團(tuán)遇水解離與水分子形成氫鍵，并在網(wǎng)絡(luò)和水之間產(chǎn)生濃度差，進(jìn)而吸收水分以維持濃度平衡，使自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水，提高了砂漿的保水率和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度；另一方面，引氣組分具有表面活性，于砂漿體系內(nèi)引入大量微小的氣泡，產(chǎn)生的滾珠效應(yīng)增加了砂漿的可塑性和柔滑性，當(dāng)聚丙烯酰胺濃度提高時(shí)，砂漿體系中微小氣泡與結(jié)合水一起被包裹在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生的穩(wěn)泡效應(yīng)降低了砂漿的抗壓強(qiáng)度[9]。需要注意的是，由于聚丙烯酰胺的絮凝作用要高于引氣組分的滾珠效應(yīng)，在增塑劑摻量不變而聚丙烯酰胺的濃度上升的情況下，砂漿的初始稠度減小，2h稠度損失增大。

表8 不同濃度絮凝劑對(duì)砂漿的性能影響

2.3 不同強(qiáng)度等級(jí)下絮凝劑對(duì)砂漿性能的影響

由表9 的數(shù)據(jù)可知，隨著強(qiáng)度等級(jí)上升，砂漿體系中的集料和XN2的用量逐漸減少，砂漿的2h稠度經(jīng)時(shí)損失也隨之減小；同時(shí)M10～M25 強(qiáng)度等級(jí)下?lián)郊有跄齽┑纳皾{相對(duì)于未摻加絮凝劑的基準(zhǔn)砂漿,抗壓強(qiáng)度降幅分別為31.7%、27.3%、20.5%和13.4%，說(shuō)明絮凝劑對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的負(fù)面作用隨著強(qiáng)度等級(jí)上升而降低[10]，究其原因主要是由于高強(qiáng)砂漿膠凝材料較高，且隨著XN2 用量的降低，其對(duì)于增塑劑的吸附和穩(wěn)泡、絮凝作用也在減弱，改善了絮凝劑對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的不利影響。另一方面，因?yàn)楦邚?qiáng)砂漿的增塑劑用量較高，加之聚丙烯酰胺的增稠效應(yīng)在一定程度上進(jìn)一步改善了濕拌砂漿的和易性，所以其濕密度、保水率和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度要明顯高于低強(qiáng)砂漿。

表9 不同強(qiáng)度等級(jí)下絮凝劑對(duì)砂漿性能的影響

3 結(jié)論

通過(guò)采用KZJ-WM30 型濕拌砂漿增塑劑進(jìn)行試驗(yàn)，研究了不同的絮凝劑種類和摻量、強(qiáng)度等級(jí)下絮凝劑對(duì)濕拌砂漿的性能影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，相較于其他類型的絮凝劑，1800 萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)濕拌砂漿綜合性能的影響更大；當(dāng)其濃度逐漸上升時(shí)，砂漿的稠度和抗壓強(qiáng)度降低，保水率、濕密度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度提高。除此之外，絮凝劑對(duì)高強(qiáng)砂漿工作性能的影響幅度要小于低強(qiáng)砂漿。