一种适用于普通预拌砂浆的复合型稠化剂的试验研究

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来源：《混凝土》2012年12期 徐芬莲叶海艳李预奇

摘 要：以锂渣为载体，通过复合添加剂y、减水剂j、缓凝剂a、缓凝剂b、引气剂z等多种材料，研制出一种适用于普通预拌砂浆的复合型稠化剂A，在此基础上，以M15抹灰砂浆为研究对象，对比评价复合型稠化剂A的性能。结果表明，添加复合型稠化剂A的M15抹灰砂浆出机稠度为110mm，4h后为70mm，分层度为6mm，28d抗压强度为24.6MPa，14d拉伸强度为0.26MPa，28d收缩率为0.0608%，该砂浆的施工性能、力学性能以及收缩性能均满足工程施工要求。

关键词：预拌砂浆；复合型稠化剂；工作性能；力学性能；收缩性能

0 前言

随着建筑业技术的进步和文明施工要求的提高，现场拌制的砂浆日益显示出其固有的缺陷，如配比不合理、质量难以控制、生产效率低、污染环境等。因此，取消现场拌制砂浆，采用规模化生产的预拌砂浆势在必行，它是保证建筑工程质量、实现文明施工、保护生态环境的重要措施之一。

普通预拌砂浆（普通湿拌砂浆）是指将水泥、细骨料、矿物掺合料、外加剂、添加剂和水，按照一定比例，在搅拌站经计量、拌制后，由运输工具（通常用密闭罐车）运送到使用地点，并在规定时间内使用的拌合物[1]。预拌砂浆从生产点运输到现场使用，如同商品混凝土一样，对其工作性能的要求较高，要保证一定的可操作时间，砂浆在加水拌合后，在初凝以前要具有足够好的和易性、能进行正常施工、操作，硬化后要满足工程结构对力学性能以及耐久性等方面的要求。因此，性能良好，兼具保水、增稠、缓凝等效果的复合型稠化剂是保证普通湿拌砂浆各方面性能的技术关键。

目前，国内建筑市场上也有一些改善普通湿拌砂浆性能的保水增稠材料，但都存在着一些问题，有的对砂浆的工作性能有一定的改善，但强度较低；有的提高了强度，但保水性差，砂浆可操作性不理想；有的性能较好的，掺量极低，对计量系统精度要求高，不便于生产应用。市场上可供选择的综合性能较好的、适合普遍生产应用的稠化剂品种较少。

锂渣粉是锂盐生产过程中产生的一种工业废渣，是锂辉石经1200℃左右的高温煅烧后，磨成的细粉在用硫酸法提取出碳酸锂熟料后，再经渗滤浸出洗涤后排出的残渣。锂渣粉的主要成分为氧化硅、氧化铝、氧化钙等，其中的氧化硅和氧化铝多为无定形的，因此具有较高的火山灰活性，锂渣粉可以用来生产水泥，或者代替部分水泥来配制混凝土，但将锂渣用于混凝土中，用量稍高(超过胶凝材料用量的20%)时，会大幅度地增加混凝土的用水量或外加剂的用量，加快混凝土的经时损失，而且未经粉磨的原锂渣比表面积较小，活性较低，用锂渣配制混凝土面临着经济与性能的矛盾，因此，锂渣在混凝土中并没有广泛地应用[2-3]。

有研究[4]表明，锂渣具有良好的增稠保水性能，一般砂浆的用水量较混凝土高，对抗压强度的要求较低，经过合理的配合比设计，即使提高部分用水量，也可以满足设计要求。因此，本文以锂渣为载体，研制出一种适用于普通预拌砂浆的复合型稠化剂，将锂渣变废为宝，具有重要的技术价值和经济效益。

1 试验用原材料

（1）水泥

使用P.O42.5R水泥，具体性能指标见表1。

（2）粉煤灰

I级灰，烧失量1.2%，细度8.9%，需水比92%。

（3）砂

普通机制砂，四川地区普遍使用机制砂，砂中2.36mm以上的大颗粒较多，对于预拌砂浆的细腻性非常不利，因此，为保证砂浆具有良好的和易性与可操作性，筛除大于2.36mm的颗粒，细度模数2.1，石粉含量4.5%，含泥量0.5%。

（4）减水剂

采用聚羧酸高性能减水剂，固含量10.5%，减水率21.5%。

（5）水

自来水，符合国家标准要求。

2 复合型稠化剂配方及制备方法

复合型稠化剂兼具保水、增稠、缓凝等效果，从这三个方面出发，以锂渣为载体，通过查阅文献以及试验对比，设计了多个复合型稠化剂的配方，经过大量的试验验证，最终确定以下的配方。

表2中各种原材料的基本性能如下：

①锂渣为浅黄色粉末状，密度2.37g/cm3，比表面积410m2/kg；②添加剂y为浅黄色粉末状，80μm方孔筛筛余11.2%；③减水剂j为白色粉末状，易溶于水，含水量1.2%，减水率19.2%；④缓凝剂a为淡黄色粉末状固体，易溶于水，含水量0.5%；⑤缓凝剂b，白色颗粒状，有效成分含量99.8%，水分0.05%；⑥引气剂z为淡黄色粉末，含水量3.2%。

表2中适用于普通预拌砂浆的复合型稠化剂A的制备方法为：按表2中的质量配比称取各原材料，加入混料机中，充分混合均匀，即可得到相应的产品。

3 试验结果与分析

3.1 复合型稠化剂在M15抹灰砂浆中的应用配合比

普通预拌砂浆包括地面砂浆、砌筑砂浆、抹灰砂浆三种，其中对于抹灰砂浆的性能要求最高，包括砂浆的操作手感、保水性、粘聚性以及与基层的粘结性、协调变形性能等，因此，以M15抹灰砂浆为研究对象，对比评价复合型稠化剂A的性能，具体配合比见表3，其中胶凝材料总的用量为360kg/m3。

⑴复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆和易性的影响

基准砂浆X0出机后，砂浆的保水性较差，泌水较多，和易性较差，操作手感较差。在砂浆X1中，添加一定量的复合型稠化剂A后，与基准砂浆X0相比较，砂浆的细腻度与操作手感提升，不泌水，保水性提高，砂浆和易性得到改善，表明复合型稠化剂A对改善砂浆的和易性与保水性效果较佳。

⑵复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆稠度与分层度的影响

稠度是评价砂浆流动性的一项重要指标，类似于混凝土的坍落度。基准砂浆X0的出机稠度为90mm，4h后为50mm，损失率达到44.4%，在砂浆X1中，添加一定量的复合型稠化剂A后，砂浆的出机稠度为110mm，4h后为70mm，损失率下降到36.4%，砂浆的工作度保持能力得到明显的提高，更有利于满足现场施工要求。

保水性是指砂浆保持水分的能力，保水性通常用分层度进行检测与评价，通常分层度越小，表明砂浆的保水性越好。基准砂浆X0的分层度为15mm，在砂浆X1中，添加一定量的复合型稠化剂A后，砂浆的分层度为6mm，保水性明显提高，表明复合型稠化剂A对改善砂浆的保水性效果较好。

⑶复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆凝结时间的影响

一般情况下，砂浆的凝结时间越长，其可操作时间也越长，更有利于施工。在砂浆X1中，添加一定量的复合型稠化剂A后，凝结时间为19.0h，与基准砂浆X0（凝结时间16.0h）相比较，对砂浆的凝结时间有一定的延缓作用。

3.2.2 复合型稠化剂对M15抹灰砂浆力学性能及收缩性能的影响

表5为X0~X1 M15抹灰砂浆力学性能及收缩性能检测试验结果。

⑴复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆抗压强度的影响

砂浆强度主要取决于细集料与水泥石和水泥颗粒之间的粘结，而对两个层次界面的粘结起决定作用的是C-S-H（水化硅酸钙）凝胶，即C-S-H凝胶的数量及分布决定了砂浆的强度。锂渣与粉煤灰都是火山灰质掺合材料，化学成分比较相近，二氧化硅含量占50%以上（锂渣的二氧化硅含量为60%以上，粉煤灰的二氧化硅含量一般为50%左右），该成分具有较高的活性，很容易与水泥水化释放出的氢氧化钙反应生成C-S-H凝胶，由于氢氧化钙被消耗，又促进了水泥的水化，同时又使氢氧化钙晶粒得以细化，这些都有利于两个层次界面的粘结[2~4]。

在砂浆的配合比中，掺入复合稠化剂A的X1比X0的7d、28d抗压强度高，这是由于使用了复合稠化剂的砂浆中，锂渣与粉煤灰共同作用，两种材料中的活性二氧化硅不断地与氢氧化钙反应生成大量的C-S-H凝胶，同时由于系统中氢氧化钙的消耗，又促进了水泥颗粒的水化，因此这使得掺复合稠化剂的砂浆的水化产物中，C-S-H凝胶增加的速度要比单掺粉煤灰的砂浆快，所以掺复合稠化剂A的砂浆X1强度增长较快。

⑵复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆拉伸粘结强度的影响

由于抹灰砂浆与墙体材料粘结在一起共同构成一个整体，为保证工程质量，不可出现空鼓、脱落的现象，因此，粘结强度是抹灰砂浆的一个非常重要的性能指标。按照JG/T230-2007《预拌砂浆》规定的方法进行检测，X0~X1的14d拉伸粘结强度分别为0.21MPa、0.26MPa，符合标准的要求，X1的14d拉伸粘结强度比X0提升0.05MPa，表明复合稠化剂A的添加可以提高砂浆的粘结强度。

⑶复合型稠化剂A对M15抹灰砂浆收缩率的影响

掺复合稠化剂A的砂浆X1的收缩率0.0608%，比基准砂浆X0（0.0726%）小，这是由于锂渣中的SO42-会与水泥中的C3A反应生成钙矾石而产生微膨胀，这种膨胀主要发生在28天以前，可以用来防止砂浆的早期开裂[5]，即锂渣自身的微膨胀是有利的。因此，在砂浆中掺入以锂渣为载体的复合稠化剂对于控制砂浆的开裂是有利的。

4 结语

本文以锂渣为载体，通过复合添加剂y、减水剂j、缓凝剂a、缓凝剂b、引气剂z等多种材料，研制出一种适用于普通预拌砂浆的复合型稠化剂A，通过分析对比，复合型稠化剂A可以明显改善砂浆的和易性及操作手感，可以较好地使得预拌砂浆的工作性能满足现场施工要求，且使用该复合型稠化剂的抹灰砂浆力学性能及收缩性能也得到了较好的改善，该类型的复合型稠化剂将锂渣变废为宝，是一种绿色环保、性能优良的新产品，具有较好的技术效益与经济效益。

参考文献

[1] GB/T25181-2010.预拌砂浆[S].北京:中国标准出版社,2010.

[2] 张兰芳. 锂渣混凝土的试验研究[J].混凝土,2008,(4):44-46.

[3] 夏春, 刘浩吾. 混凝土锂渣复合掺合料活性试验研究[J]. 水利水电技术,2002，(4):40-42.

[4] 张兰芳. 高性能锂渣混凝土的试验研究[J]. 辽宁工程技术大学学报,2007,(12): 877-880.

[5] 白银, 丁建彤, 蔡跃波. 锂渣粉对碱一硅酸反应的抑制效果[C].第七届全国混凝土耐久性学术交流会,宜昌, 2008:309-315

作者简介：徐芬莲（1982-），女，中建商品混凝土成都有限公司技术中心主任助理，主要从事预拌混凝土与预拌砂浆的生产与应用技术研究。