熱干混砂漿工作性及性能優(yōu)化

謝玲麗，曹春龍

（1. 北京博潤(rùn)佳科技有限公司，北京　101109；2. 北京民佳混凝土有限公司，北京　110105）

熱干混砂漿工作性及性能優(yōu)化

謝玲麗1，曹春龍2

（1. 北京博潤(rùn)佳科技有限公司，北京101109；2. 北京民佳混凝土有限公司，北京110105）

選取纖維素醚、可再分散乳膠粉、萘系減水劑、三聚磷酸鈉四種材料，通過正交試驗(yàn)得出熱砂漿復(fù)合添加劑最佳配合比例為：羥丙基甲基纖維素醚：0.30‰；可再分散乳膠粉：2.0‰；萘系減水劑：2.0‰；三聚磷酸鈉：0.3‰，此配方用于實(shí)際生產(chǎn)，效果良好，且成本增加較少。

熱干混砂漿；工作性；收縮率；力學(xué)性能

0　前言

據(jù)調(diào)查，目前普通干混砂漿生產(chǎn)效率的瓶頸在砂烘干系統(tǒng)上，與干混砂漿成套生產(chǎn)線配置的烘干系統(tǒng)實(shí)際烘干能力明顯小于設(shè)計(jì)能力，導(dǎo)致砂漿溫度偏高，尤其是在夏天，有的甚至高達(dá) 90℃，現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢韬笊皾{溫度仍高于 40℃，本文稱之為熱干混砂漿。熱干混砂漿在應(yīng)用中存在的主要問題是砂漿稠度損失快、和易性差、收縮大，大多數(shù)情況下需要二次加水拌和方能施工。而二次加水無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步加劇砂漿的收縮，降低砂漿的強(qiáng)度，且降低施工效率。

解決砂子溫度高帶來的熱砂漿應(yīng)用問題，可以通過設(shè)備改造、更換砂源使用機(jī)制砂和優(yōu)化添加劑配方三種方式來解決。設(shè)備改造受制于現(xiàn)有技術(shù)，而更換砂源則受制于當(dāng)?shù)刭Y源，因此，要解決此問題，通過優(yōu)化添加劑配方來優(yōu)化砂漿性能無(wú)疑是最佳方案。

目前市場(chǎng)上普通砂漿常見添加劑一般有纖維素醚、可再分散乳膠粉、減水劑等等。鑒于熱砂漿問題主要是高溫下水泥水化加速引起的，因此本文選取緩凝劑三聚磷酸鈉來進(jìn)行正交試驗(yàn)，另選重鈣粉為填料，以期解決熱砂漿帶來的系列問題。

1　試驗(yàn)材料及方法

1.1原材料

水泥：采用北京水泥廠生產(chǎn)的京都牌 P·O42.5 水泥；

粉煤灰：北京石景山電廠生產(chǎn)的 Ⅱ 級(jí)粉煤灰。

砂：采用河北涿州天然砂，細(xì)度模數(shù) 2.1，含泥量為4.2%。

添加劑：所用添加劑組分生產(chǎn)廠家和型號(hào)列于表 1。

表1　添加劑組分基本情況

水：采用自來水。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1原材料存放環(huán)境及試驗(yàn)環(huán)境

為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，各種原材料均在試驗(yàn)前 24h放入要求的溫度環(huán)境。試驗(yàn)環(huán)境溫度為 (23±2)℃，濕度為(60±5)%。

1.2.2常規(guī)試驗(yàn)方法

砂漿稠度、保水率、2h 稠度損失率、凝結(jié)時(shí)間、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、收縮率、抗壓強(qiáng)度、抗凍性試驗(yàn)均采用JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法試驗(yàn)。

2　正交試驗(yàn)

2.1正交試驗(yàn)及結(jié)果

根據(jù) JGJ/T 220-2010 《抹灰砂漿技術(shù)規(guī)程》，設(shè)計(jì)水泥粉煤灰抹灰砂漿配合比如表 2。粉煤灰等量取代水泥 25%，由于添加劑需要自動(dòng)計(jì)量，摻少量重鈣粉作為添加劑填料。用水量根據(jù)實(shí)際施工要求，添加使砂漿稠度達(dá)到抹灰施工要求時(shí)的用水量。

表2　基準(zhǔn)配合比　　　　　　　g/kg

采用正交試驗(yàn)法，選取 L16(45) 正交試驗(yàn)表。因素水平表列于表 3，正交表列于表 4，試驗(yàn)結(jié)果列于表 5。

表3　因素水平表

表4　L16(45)　正交試驗(yàn)表

表5　正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2正交試驗(yàn)分析及結(jié)論

圖1　因素趨勢(shì)圖——保水率

圖2　因素趨勢(shì)圖——2h 稠度損失率

圖3　因素趨勢(shì)圖——凝結(jié)時(shí)間

圖4　因素趨勢(shì)圖——14d 拉伸粘結(jié)強(qiáng)度

圖5　因素趨勢(shì)圖——28d 抗壓強(qiáng)度

圖6　因素趨勢(shì)圖——28d 收縮率

正交試驗(yàn)結(jié)果采用因素趨勢(shì)圖進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖1～6。結(jié)合實(shí)際施工要求，砂漿保水率需達(dá)到 90% 以上，2h 稠度損失需控制在 20% 以下。能滿足要求的配方有 8#、11#、13#。按照上述分析結(jié)果，HPMC 對(duì)砂漿保水率和稠度損失均有較大影響；PAV29 對(duì)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度影響較大，但對(duì)抗壓強(qiáng)度有負(fù)面影響；而隨著 FDN-1 摻量提高，砂漿抗壓強(qiáng)度提高和收縮率降低趨勢(shì)明顯；三個(gè)配方中 STPP 摻量一致。如前所述，熱砂漿的工作性差主要表現(xiàn)在稠度損失快、和易性差、后期收縮大，另外結(jié)合成本考慮，確定 13# 配方為最優(yōu)配方，即各添加劑摻量為 HPMC：0.30‰；PAV29：2.0‰；FDN-1：2.0‰；STPP：0.3‰；重鈣粉：10‰。

2.3驗(yàn)證試驗(yàn)

目前施工中常用的砂漿有 DP M5、DP M10、DM M5 三種，采用 13# 配方來配制這三種砂漿，以驗(yàn)證復(fù)合添加劑的性能。

分別按照 JGJ/T 98-2010 和JGJ/T 220-2010 來設(shè)計(jì)砂漿配合比?？紤]到高溫使用，在砂漿中摻入粉煤灰。粉煤灰等量取代水泥 25%。試驗(yàn)配合比列于表 6，試驗(yàn)結(jié)果見表 7。各原材料均提前 24h 放入 90℃ 環(huán)境中。

表6　驗(yàn)證試驗(yàn)配合比

表7　驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從表 7 結(jié)果看，用此復(fù)合添加劑配制的砌筑砂漿和抹灰砂漿完全能滿足 GB/T 25181-2010《預(yù)拌砂漿》 的要求，且各項(xiàng)指標(biāo)富余系數(shù)足夠。此復(fù)合添加劑完全能夠滿足熱砂漿施工要求，并能提高熱砂漿的整體性能。

3　工程應(yīng)用

該廣場(chǎng)位于成都市核心地段，項(xiàng)目占地約 190 畝，總建筑面積約 110 萬(wàn)平方米。設(shè)計(jì)使用 DP M10 砂漿來做部分內(nèi)墻抹灰，內(nèi)墻采用空心粘土磚填充。

砂漿供應(yīng)單位是四川某砂漿公司，該公司擁有兩條砂漿生產(chǎn)線，由于烘干機(jī)一直達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，而每天的生產(chǎn)任務(wù)較重，導(dǎo)致砂溫居高不下，砂漿溫度一直持續(xù)在 70～80℃之間，現(xiàn)場(chǎng)使用自來水?dāng)嚢枭皾{，濕砂漿溫度在 40℃ 左右。使用普通的添加劑稠度損失非常快。工地反映，從散裝罐攪拌出來的砂漿推到樓上，放在地上就不具備可操作性了，如圖 7。后工地加水二次攪拌后使用，使用效果很差，混凝土剪力墻上抹灰層開裂嚴(yán)重，而且伴隨著輕微的空鼓現(xiàn)象（圖8）。

圖7　不具備可操作性砂漿性能示意圖

該砂漿廠使用的原材料分別為：拉法基 P·O42.5 水泥，Ⅱ 級(jí)粉煤灰，細(xì)度模數(shù)為 2.3 的天然砂、級(jí)配良好。施工配合比為：P·O42.5 水泥:Ⅱ級(jí)粉煤灰:砂:熱砂漿復(fù)合添加劑=150:50:800:20，使用此添加劑每噸砂漿成本比使用前增加 1元。

砂漿出廠時(shí)實(shí)測(cè)溫度 76℃，從散裝罐里取樣后立即送入試驗(yàn)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表 8，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。運(yùn)到工地打入背罐，14h 后使用。當(dāng)天最高氣溫 35℃、相對(duì)濕度 69%。使用時(shí)攪拌出來的砂漿溫度 42℃，初始稠度9.9cm，放在小推車?yán)铮ㄈ鐖D 8）運(yùn)到 10 層， 砂漿稠度基本沒損失。放置 2h 后，稠度降到 8.2cm（如圖 9），使用無(wú)障礙，上墻后 30min 左右能收面，使用后效果良好。3 個(gè)月后觀察，砂漿與基層粘結(jié)力良好，無(wú)空鼓開裂現(xiàn)象。

圖8　使用熱砂漿復(fù)合添加劑配制的砂漿

表 8　砂漿出廠檢驗(yàn)結(jié)果

圖9　2h后的砂漿

4　結(jié)論

熱砂漿復(fù)合添加劑最佳配合比例為 HPMC：0.30‰；PAV29：2.0‰；FDN-1：2.0‰；STPP：0.3‰；重鈣粉：10‰。使用該比例復(fù)合的添加劑，能較好地抑制熱砂漿稠度損失，減小 28d 干縮，且砂漿保水率合適，利于施工。能良好的解決熱砂漿帶來的系列問題。

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［通訊地址］北京市通州區(qū)漷縣鎮(zhèn)龍莊村北（101109）

謝玲麗（1979-），碩士，北京博潤(rùn)佳科技有限公司，主要從事預(yù)拌砂漿添加劑及預(yù)拌混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理的研究。