热干混砂浆工作性及性能优化

2015-12-20谢玲丽曹春龙

商品混凝土 2015年5期

关键词：保水抹灰粉煤灰

谢玲丽，曹春龙

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

热干混砂浆工作性及性能优化

谢玲丽1，曹春龙2

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

选取纤维素醚、可再分散乳胶粉、萘系减水剂、三聚磷酸钠四种材料，通过正交试验得出热砂浆复合添加剂最佳配合比例为：羟丙基甲基纤维素醚：0.30‰；可再分散乳胶粉：2.0‰；萘系减水剂：2.0‰；三聚磷酸钠：0.3‰，此配方用于实际生产，效果良好，且成本增加较少。

热干混砂浆；工作性；收缩率；力学性能

0　前言

据调查，目前普通干混砂浆生产效率的瓶颈在砂烘干系统上，与干混砂浆成套生产线配置的烘干系统实际烘干能力明显小于设计能力，导致砂浆温度偏高，尤其是在夏天，有的甚至高达 90℃，现场加水搅拌后砂浆温度仍高于 40℃，本文称之为热干混砂浆。热干混砂浆在应用中存在的主要问题是砂浆稠度损失快、和易性差、收缩大，大多数情况下需要二次加水拌和方能施工。而二次加水无疑会进一步加剧砂浆的收缩，降低砂浆的强度，且降低施工效率。

解决砂子温度高带来的热砂浆应用问题，可以通过设备改造、更换砂源使用机制砂和优化添加剂配方三种方式来解决。设备改造受制于现有技术，而更换砂源则受制于当地资源，因此，要解决此问题，通过优化添加剂配方来优化砂浆性能无疑是最佳方案。

目前市场上普通砂浆常见添加剂一般有纤维素醚、可再分散乳胶粉、减水剂等等。鉴于热砂浆问题主要是高温下水泥水化加速引起的，因此本文选取缓凝剂三聚磷酸钠来进行正交试验，另选重钙粉为填料，以期解决热砂浆带来的系列问题。

1　试验材料及方法

1.1原材料

水泥：采用北京水泥厂生产的京都牌 P·O42.5 水泥；

粉煤灰：北京石景山电厂生产的 Ⅱ 级粉煤灰。

砂：采用河北涿州天然砂，细度模数 2.1，含泥量为4.2%。

添加剂：所用添加剂组分生产厂家和型号列于表 1。

表1　添加剂组分基本情况

水：采用自来水。

1.2试验方法

1.2.1原材料存放环境及试验环境

为了保证试验的准确性，各种原材料均在试验前 24h放入要求的温度环境。试验环境温度为 (23±2)℃，湿度为(60±5)%。

1.2.2常规试验方法

砂浆稠度、保水率、2h 稠度损失率、凝结时间、拉伸粘结强度、收缩率、抗压强度、抗冻性试验均采用JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》规定的方法试验。

2　正交试验

2.1正交试验及结果

根据 JGJ/T 220-2010 《抹灰砂浆技术规程》，设计水泥粉煤灰抹灰砂浆配合比如表 2。粉煤灰等量取代水泥 25%，由于添加剂需要自动计量，掺少量重钙粉作为添加剂填料。用水量根据实际施工要求，添加使砂浆稠度达到抹灰施工要求时的用水量。

表2　基准配合比　　　　　　　g/kg

采用正交试验法，选取 L16(45) 正交试验表。因素水平表列于表 3，正交表列于表 4，试验结果列于表 5。

表3　因素水平表

表4　L16(45)　正交试验表

表5　正交试验结果

2.2正交试验分析及结论

图1　因素趋势图——保水率

图2　因素趋势图——2h 稠度损失率

图3　因素趋势图——凝结时间

图4　因素趋势图——14d 拉伸粘结强度

图5　因素趋势图——28d 抗压强度

图6　因素趋势图——28d 收缩率

正交试验结果采用因素趋势图进行分析，分析结果如图1～6。结合实际施工要求，砂浆保水率需达到 90% 以上，2h 稠度损失需控制在 20% 以下。能满足要求的配方有 8#、11#、13#。按照上述分析结果，HPMC 对砂浆保水率和稠度损失均有较大影响；PAV29 对拉伸粘结强度影响较大，但对抗压强度有负面影响；而随着 FDN-1 掺量提高，砂浆抗压强度提高和收缩率降低趋势明显；三个配方中 STPP 掺量一致。如前所述，热砂浆的工作性差主要表现在稠度损失快、和易性差、后期收缩大，另外结合成本考虑，确定 13# 配方为最优配方，即各添加剂掺量为 HPMC：0.30‰；PAV29：2.0‰；FDN-1：2.0‰；STPP：0.3‰；重钙粉：10‰。

2.3验证试验

目前施工中常用的砂浆有 DP M5、DP M10、DM M5 三种，采用 13# 配方来配制这三种砂浆，以验证复合添加剂的性能。

分别按照 JGJ/T 98-2010 和JGJ/T 220-2010 来设计砂浆配合比。考虑到高温使用，在砂浆中掺入粉煤灰。粉煤灰等量取代水泥 25%。试验配合比列于表 6，试验结果见表 7。各原材料均提前 24h 放入 90℃ 环境中。

表6　验证试验配合比

表7　验证试验结果

从表 7 结果看，用此复合添加剂配制的砌筑砂浆和抹灰砂浆完全能满足 GB/T 25181-2010《预拌砂浆》的要求，且各项指标富余系数足够。此复合添加剂完全能够满足热砂浆施工要求，并能提高热砂浆的整体性能。

3　工程应用

该广场位于成都市核心地段，项目占地约 190 亩，总建筑面积约 110 万平方米。设计使用 DP M10 砂浆来做部分内墙抹灰，内墙采用空心粘土砖填充。

砂浆供应单位是四川某砂浆公司，该公司拥有两条砂浆生产线，由于烘干机一直达不到设计产能，而每天的生产任务较重，导致砂温居高不下，砂浆温度一直持续在 70～80℃之间，现场使用自来水搅拌砂浆，湿砂浆温度在 40℃ 左右。使用普通的添加剂稠度损失非常快。工地反映，从散装罐搅拌出来的砂浆推到楼上，放在地上就不具备可操作性了，如图 7。后工地加水二次搅拌后使用，使用效果很差，混凝土剪力墙上抹灰层开裂严重，而且伴随着轻微的空鼓现象（图8）。

图7　不具备可操作性砂浆性能示意图

该砂浆厂使用的原材料分别为：拉法基 P·O42.5 水泥，Ⅱ 级粉煤灰，细度模数为 2.3 的天然砂、级配良好。施工配合比为：P·O42.5 水泥:Ⅱ级粉煤灰:砂:热砂浆复合添加剂=150:50:800:20，使用此添加剂每吨砂浆成本比使用前增加 1元。

砂浆出厂时实测温度 76℃，从散装罐里取样后立即送入试验室检测，检测结果见表 8，各项指标均能满足标准要求。运到工地打入背罐，14h 后使用。当天最高气温 35℃、相对湿度 69%。使用时搅拌出来的砂浆温度 42℃，初始稠度9.9cm，放在小推车里（如图 8）运到 10 层，砂浆稠度基本没损失。放置 2h 后，稠度降到 8.2cm（如图 9），使用无障碍，上墙后 30min 左右能收面，使用后效果良好。3 个月后观察，砂浆与基层粘结力良好，无空鼓开裂现象。