减水剂和消泡剂对水性环氧乳液改性砂浆的性能影响研究

2016-02-24焦建伟彭春山

筑路机械与施工机械化 2016年1期

焦建伟彭春山

摘要：针对萘系减水剂掺量对水性环氧乳液改性砂浆流动性的影响进行试验分析，同时研究了消泡剂种类和掺量对水性环氧乳液改性水泥砂浆的含气量和力学性能的影响。用正交试验得出改性砂浆的配合比，并对新拌砂浆进行试验。结果证明，减水剂和消泡剂改性砂浆的力学性能和流动性能有所提高，是较为实用的改性方法。

关键词：水性环氧乳液；减水剂；消泡剂；改性砂浆

中图分类号：U414.01 文献标志码：B

Experimental Study on Impact of Water Reducing and Defoaming Agents on Performance of Waterborne Epoxy Emulsion Modified Mortar

JIAO Jian- wei1， PENG Chun- shan2

（1. Department of Civil Engineering and Architecture， Zhengzhou Institute of Finance and Economics， Zhengzhou

470000， Henan， China； 2. Henan Quality Polytechnic， Pingdingshan 467000， Henan， China）

Abstract： The impact of the mixing amount of naphthalene based super plasticizer on the fluidity of waterborne epoxy emulsion modified mortar was tested and analyzed， as well as the impact of the variety and amount of defoaming agent on air content and mechanical performance. The mix proportion of the modified mortar was obtained by orthogonal test， and the test on the newly mixed mortar shows that both mechanical performance and fluidity are improved.

Key words： waterborne epoxy emulsion； water reducing agent； defoaming agent； modified mortar

0 引言

水性环氧乳液改性水泥砂浆是由水泥、骨料和分散在水中的水性环氧乳液搅拌而成。水性环氧乳液改性砂浆具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐老化和耐蚀性能，适用于海洋、水闸、瀑布、港口工程、公路、桥梁、冶金、化工、工业地坪与民用建筑等钢结构和钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程[1]。

本文主要对奈系减水剂掺量对水性环氧乳液改性砂浆流动性的影响进行试验分析，同时对消泡剂种类和掺量对水性环氧乳液改性水泥砂浆的含气量和力学性能的影响进行研究。

1 试验方案

1.1 原材料

（1）水泥：P·O42.5R早强型普通硅酸盐水泥。

（2）砂：河砂，用作聚合物改性砂浆的砂要求细度模数在2.4～2.8之间，而且应具有较好的级配。

（3）改性环氧树脂乳液：水性环氧树脂可分为水乳型环氧树脂胶液（环氧树脂水乳液）和水溶性环氧树脂胶液（环氧树脂水溶液）2类，本试验采用E- 48型产品。

（4）消泡剂：采用的消泡剂为磷酸三丁酯、SH- 158型消泡剂。

（5）减水剂：采用SM- 3型高效减水剂，该减水剂是经化工合成的非引气型高效减水剂，化学名称是α- 萘磺酸钠甲醛缩合物，与水泥颗粒的作用主要是以静电斥力为主[2]。

1.2 试验方法

（1）水泥性能试验方法。水泥标准稠度用水量按照GB/T 1346—2011检验；水泥凝结时间按照GB/T 1346—2011检验；水泥安定性按照GB/T 1346—2011检验。

（2）砂浆拌和及成型养护方法。

本次试验采用手工搅拌，参考《聚合物改性水泥砂浆试验规程》（DL/T 5126—2001）手工拌和方法中的加料顺序，先将水泥和砂子搅拌均匀，然后掺入加有消泡剂的水性环氧树脂乳液，最后加拌和水进行试验。

2 减水剂的掺量对改性砂浆流动性的影响

在水灰比一定的条件下，减水剂的掺入对砂浆的流动性产生影响，由于所选用的减水剂种类不同，其减水效果、最佳掺量也不同[3]。表1分别给出了减水剂掺量为0.5%、1%、1.5%、2%时砂浆的流动性测试结果（此种减水剂的最大推荐掺量为1. 8%），图1为砂浆流动度随减水剂掺量变化的规律。

图1 砂浆流动度随减水剂掺量的变化

由表1和图1可以得出：随着减水剂掺量的增加，砂浆的流动度提高，但到达某一数值后，其流动度几乎不再变化，甚至有所降低。因此，当减水剂掺量为1.5%时，其流动度最高，为减水剂的最佳掺量。高效减水剂的掺量小于1. 5%会造成泌水，大于1. 5%则会产生离析[4]。

3 消泡剂对改性砂浆含气量的影响

在砂浆中掺水性环氧树脂进行改性时，由于水性环氧树脂具有表面活性剂的作用，在快速搅拌时容易产生大量气泡，导致砂浆密实性差、强度低。这时就需要在改性砂浆中加入适量的消泡剂来降低砂浆的含气量。

为了研究消泡剂对砂浆含气量的影响，试验采用的灰砂比为1∶3，水灰比为0. 42，聚灰比为0. 1，减水剂掺量为水泥用量的1.5%。根据不同种类和不同掺量的消泡剂把试验分成8组，另外增加一组不加消泡剂的砂浆作对比。消泡剂掺量按环氧树脂质量的百分比计算。测得砂浆含气量的试验数据如表2所示，绘制成曲线如图2所示。

图2 消泡剂种类及掺量对砂浆含气量的影响

从表2和图2可以得出：砂浆含气量随着消泡剂掺量的增加而逐渐降低；2种消泡剂中磷酸三丁酯的消泡效果比较差，当砂浆中消泡剂掺量达到2%时，含气量减少不到50%，而SH- 158型消泡剂的消泡效果相比磷酸三丁酯要好；SH- 158型消泡剂在掺量为2%时消泡效果最好，含气量能降低到接近5%，是不加消泡剂时含气量（22. 4%）的四分之一，消泡效果十分明显。

4 消泡剂对砂浆力学性能的影响

添加消泡剂可以有效降低砂浆中的气泡，但是如果消泡剂添加过多反而会产生更多大气泡，对改性砂浆强度的影响更大[5- 6]。因此需要通过试验在几种消泡剂中选择一种合适的，并确定一个最佳掺量。试件的养护制度参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》（DL/T 5126—2001）。试件脱模后放在湿养护箱中养护2 d（从加拌和水开始计算龄期），再在（20士3）℃的水中养护5 d。试验测得的抗折、抗压强度均是在砂浆养护7 d后测得的，结果如表3所示，绘制成曲线如图3、4所示。

图3 消泡剂种类及掺量与砂浆抗压强度的关系

图4 消泡剂种类及掺量与砂浆抗折强度的关系

从表3和图3可以看出：和基准砂浆相比，不同类型的消泡剂都使砂浆的抗压强度有不同程度的增长；相对SH- 158，磷酸三丁酯砂浆抗压强度增加较少；当SH- 158的掺量在1.5%时，砂浆抗压强度比基准砂浆增长了10.9 MPa，随着消泡剂掺量的逐渐增大，砂浆的抗压强度增长速度逐渐变缓。

从表3和图4可以看出，环氧树脂改性砂浆的抗折强度也随消泡剂掺量的增加而增加。相对基准砂浆，不同类型的消泡剂使砂浆抗折强度增长的程度也存在差异。2种消泡剂中，SH- 158型消泡剂对砂浆抗折强度增长的贡献较为明显。之所以消泡剂可以增强砂浆的强度，主要原因是消泡剂的加入降低了砂浆的含气量，提高了砂浆密实性，从而提高了砂浆的力学性能[7- 8]。

5 结语

（1）在水性环氧乳液改性砂浆中，荼系减水剂掺量为1.5%时流动性最好。

（2）水性环氧乳液改性砂浆的含气量随着消泡剂掺量的增加而减少。

（3）磷酸三丁酯、SH- 158两种消泡剂中，SH- 158能将水性环氧砂浆中的含气量降低到接近5%，是2种消泡剂中消泡效果较好的。

（4）水性环氧乳液改性砂浆的抗折强度和抗压强度随着消泡剂掺量的增加而增大，掺入SH- 158消泡剂的砂浆力学性能比掺入磷酸三丁酯的更好。

（5）选用SH- 158型消泡剂的最佳掺量为环氧乳液质量的2%。

参考文献：

[1] 曲淑英.聚合物改性水泥砂浆[J].新型建筑材料，1998（5）：21- 22.

[2] 李建，王培铭，王茹.丁苯乳液改性水泥砂浆的力学性能与体积密度[J].建筑材料学报，2005，8（6）：705- 709.

[3] 钟世云，马英.聚合物改性自流平水泥砂浆的力学性能[J].建筑材料学报，2005，8（1）：109- 112.

[4] 陈剑雄，李文婷，苏都喜，等.新型自流平修补砂浆的性能与制备[J].混凝土，2007（7）：49- 51.

[5] 罗立峰，黄培彦，王秉纲.聚合物改性水泥砂浆力学性能[J].长安大学学报：自然科学版，2002，22（3）：25- 28.