鄧健 甘美娜 符策光

（棕櫚園林股份有限公司，廣東 廣州 510627）

抗泛堿園林石材粘結(jié)劑的研究

鄧健 甘美娜 符策光

（棕櫚園林股份有限公司，廣東 廣州 510627）

為解決困擾園林行業(yè)多年的石材泛堿難題，分析了普通粘結(jié)劑產(chǎn)生泛堿的原因，通過(guò)往硫鋁酸鹽水泥（SAC）中加入微硅粉、可再分散乳膠粉（MP）、憎水劑（Seal80）、減水劑（FDN）、羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），觀察泛堿情況，采用正交分析法優(yōu)選出抗泛堿園林石材粘結(jié)劑的最佳配方。結(jié)果表明，當(dāng)ω（微硅粉）=3%、ω（MP）=2%、ω（Seal80）=0.1%、ω（FDN）=1%、ω（HPMC）=0.1%時(shí)，粘結(jié)劑的抑制泛堿作用最強(qiáng)，并且其性能符合JC/T547-2005標(biāo)準(zhǔn)C1型要求。

粘結(jié)劑 泛堿 微硅粉 可再分散乳膠粉

前言

園林石材最常用的粘結(jié)劑是普通硅酸鹽水泥，但是，這種材料中的可溶性鹽堿在溫度、濕度等外部環(huán)境的變化下極易隨著水分的作用遷移到飾面上，形成泛堿。隨著園林行業(yè)的發(fā)展及人們生活水平的日益提高，園林飾面泛堿現(xiàn)象受到越來(lái)越多人的關(guān)注。許多研究表明，硅灰、粉煤灰、可再分散乳膠粉、纖維素醚等對(duì)于硅酸鹽水泥泛堿有一定的改善作用，而在飾面砂漿、填縫劑、景觀混凝土等領(lǐng)域[]已有過(guò)許多有益的嘗試，并且，人們?cè)诿鎸?duì)泛堿問(wèn)題上仍然不斷探索著新的方法。

然而，大量的研究都集中在嘗試各種添加劑，卻很少有人考慮采用不同的基體材料。硫鋁酸鹽水泥具有早強(qiáng)、低堿度、高抗?jié)B等特點(diǎn)，單獨(dú)使用時(shí)產(chǎn)生的泛堿量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通硅酸鹽水泥，如果通過(guò)科學(xué)的方法加入適量的添加劑，有望徹底解決泛堿問(wèn)題，本文在硫鋁酸鹽水泥的基礎(chǔ)上，加入微硅粉、MP2050、Seal80、FDN-5、HPMC等，探討其對(duì)硫鋁酸鹽水泥泛堿的影響。

1 試驗(yàn)

1.1原材料

水泥：廣西云燕特種水泥有限公司生產(chǎn)的42.5硫鋁酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)SAC）；去堿劑：微硅粉，市售，SiO2濃度超過(guò)95%；可再分散乳膠粉：乙烯-醋酸乙烯共聚膠粉（簡(jiǎn)稱(chēng)MP），白色粉末；憎水劑：國(guó)民淀粉化學(xué)公司生產(chǎn)的硅烷基憎水劑（簡(jiǎn)稱(chēng)Seal80）；減水劑：萘系高效減水劑（簡(jiǎn)稱(chēng)FDN），市售，黃色粉末；纖維素醚：羥丙基甲基纖維素醚（簡(jiǎn)稱(chēng)HPMC），市售；拌合水：自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試樣制備

將各物料混合均勻，加入適量水?dāng)嚢?，使砂漿流動(dòng)度控制在 180±5mm范圍內(nèi)。然后把砂漿置于100mm×100mm×10mm的模具中成型，在濕度為90%，溫度為10℃的條件下養(yǎng)護(hù)72h。

1.2.2 泛堿測(cè)試

把養(yǎng)護(hù)后的試樣放在室外環(huán)境下，進(jìn)行21次淋水→干燥→淋水的干濕循環(huán)試驗(yàn)，模擬室外工程的雨水、灌溉水、景觀水等環(huán)境影響，觀察試樣表面的泛堿情況。

1.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

泛堿嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得知，單獨(dú)使用SAC制備試樣的泛堿等級(jí)為3級(jí)。

表1 泛堿程度

表2 正交試驗(yàn)因素-水平

表2 正交試驗(yàn)因素-水平

泛堿等級(jí) 含義0無(wú)可見(jiàn)泛堿1 微量泛堿2少量泛堿3 明顯泛堿嚴(yán)重泛堿4

1.3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)初步試驗(yàn)，微硅粉的添加量為水泥質(zhì)量的1%-4%，MP的添加量為水泥質(zhì)量的0-3%，Seal80的添加量為水泥質(zhì)量的0-0.3%，F(xiàn)DN的添加量為水泥質(zhì)量的0-3%，HPMC的添加量為水泥質(zhì)量的0-0.15%。設(shè)計(jì)4水平、5因素正交試驗(yàn)（見(jiàn)表2），研究各因素對(duì)硫鋁酸鹽水泥泛堿的影響。

2 結(jié)果

正交試驗(yàn)具體配合比及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同配比影響的泛堿等級(jí)

圖1 各因素?fù)搅颗cSAC泛堿等級(jí)的關(guān)系

通過(guò)以上圖表可見(jiàn)：

（1）隨著微硅粉摻量的增加，泛堿等級(jí)下降明顯，這主要是由于：在水化反應(yīng)的早期，微硅粉能填充水泥顆粒中的空隙，使集料微觀結(jié)構(gòu)更合理，提高密實(shí)度，減少了堿性物質(zhì)流失的渠道；在水化反應(yīng)的后期，微硅粉中的等活性成分能與水泥水化產(chǎn)物中的堿金屬離子發(fā)生反應(yīng)，減少析出的可溶性鹽堿含量。此外，微硅粉的加入，還能起到一定的減水作用，從而降低一次泛堿的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）聚合物MP對(duì)抑制泛堿有一定作用。當(dāng)摻量由0 增加到2%時(shí)，泛堿等級(jí)下降較明顯，這是由于①可再分散膠粉中的活性基團(tuán)與水化產(chǎn)物中的發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，減少游離的可溶性鹽堿含量，降低泛堿的風(fēng)險(xiǎn)；②聚合物MP在水化反應(yīng)中能行程連續(xù)性的薄膜，對(duì)水和堿性物質(zhì)的流動(dòng)起到一定的封閉作用，同時(shí)改善孔結(jié)構(gòu)，降低泛堿的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)摻量大于2%時(shí)，泛堿等級(jí)不再下降，這是由于聚合物MP的量達(dá)到一定值時(shí)，交聯(lián)反應(yīng)生產(chǎn)的大顆粒晶體及孔隙結(jié)構(gòu)的變化達(dá)到飽和，導(dǎo)致抑制泛堿的能力不變。

（3）隨著憎水劑Seal80添加量的增大，砂漿的泛堿等級(jí)逐漸先降低后出現(xiàn)波動(dòng)，有一定的抑制泛堿作用，尤其體現(xiàn)在二次泛堿上。當(dāng)Seal80摻量在0.1%時(shí)，泛堿等級(jí)出現(xiàn)最小值。這是由于砂漿成型后，憎水劑會(huì)在表面形成憎水膜，阻止水分進(jìn)入砂漿內(nèi)部，減少泛堿流通介質(zhì)。

（4）隨著減水劑 FDN添加量的增大，砂漿的泛堿等級(jí)有一定程度的下降，但并不明顯。當(dāng)FDN摻量在1%時(shí)，泛堿等級(jí)出現(xiàn)最小值。這主要是因?yàn)镕DN的加入對(duì)水泥顆粒產(chǎn)生了分散作用，增強(qiáng)了砂漿流動(dòng)性，減少了拌合需水量，從而減少了一次泛堿的發(fā)生。

（5）隨著纖維素醚HPMC添加量的增大，砂漿的泛堿等級(jí)先下降后迅速上升。這是因?yàn)楫?dāng)HPMC摻量少于0.1%時(shí)，拌合融入的小氣泡能有效阻隔毛細(xì)孔作用，從而阻止堿性物質(zhì)向外滲透；而當(dāng)HPMC摻量大于0.1%時(shí)，過(guò)于強(qiáng)烈的保水作用阻止了水泥的水化，造成砂漿孔隙率大大增加，導(dǎo)致抑制泛堿的能力下降明顯。

表4 JC/T 547-2005標(biāo)準(zhǔn)C1型檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）在合理的摻量下，微硅粉、MP、Seal80、FDN、HPMC對(duì)SAC的泛堿均有一定的抑制作用。

（2）綜合考慮泛堿抑制效果及成本，當(dāng)SAC中摻入ω（微硅粉）=3%、ω（MP）=2%、ω（Seal80）=0.1%、ω（FDN-5）=1%、ω（HPMC）=0.1%時(shí)，抗泛堿園林石材粘結(jié)劑的泛堿抑制效果明顯，同時(shí)具有良好的力學(xué)性能。

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