三种引气型外加剂对机械喷涂用抹灰砂浆性能的影响

□文/王冬梅 刘凤东 吴 鹏 陈佳宁 张秋菊

随着我国人口红利的降低和人工成本的上升，抹灰砂浆的施工开始逐渐采取机械化，机械喷涂对抹灰砂浆的泵送、喷涂性能有较高要求，普通抹灰砂浆的性能指标不能很好地满足机械化施工的要求[1]。引气剂是一种表面活性剂，分子中具有亲水基团和憎水基团，机械喷涂用抹灰砂浆中加入引气剂后，亲水基团吸附于水泥颗粒或者骨料表面，憎水基团和微小气泡相连，微小气泡可以均匀分布在砂浆中，从而提高保水性能、降低稠度损失，同时微小气泡可以起到润滑作用，从而改善砂浆的泵送性能和喷涂性能。本文研究二种阴离子型引气型外加剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS直链型）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）以及非离子型引气型外加剂三萜皂苷对机械喷涂用抹灰砂浆性能的影响。

1 试验原料和方法

1.1 原材料

唐山冀东水泥集团生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥；2.36 mm以下连续级配河砂；二级粉煤灰；引气型外加剂包括市售十二烷基苯磺酸钠（SDBS直链型）、青岛优索化学科技有限公司的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、上海兴谙实业有限公司的三萜皂苷。

1.2 方法

1）搅拌方法、湿密度、拉伸粘结强度、稠度、保水率和抗压强度性能指标按照文献[2]进行。

2）配合比。P·O42.5普通硅酸盐水泥240 g，粉煤灰220 g，砂子1 540 g，共计2 000 g。引气型外加剂的添加量分别为 0、0.1、0.15、0.20、0.25、0.3 g，加水量为14%。

2 结果和讨论

2.1 掺加量对湿密度的影响

分别加入三种不同类型的引气型外加剂，砂浆的湿密度均有所降低，随着引气型外加剂掺量的增大，湿密度进一步降低，见图1a。三种不同类型的引气型外加剂均在砂浆中引入了大量微小气泡，改善了砂浆的和易性，降低了泵送、喷涂过程中的阻力，减少了堵塞现象。

图1 三种引气型外加剂对机械喷涂用抹灰砂浆湿密度的影响

从图1a可以看出：三种引气型外加剂加入后砂浆的湿密度均有所降低且随着掺加量的增加而降低；在相同掺量的条件下，掺加三萜皂苷的砂浆湿密度最低、引气效果最好。从图1b可以看出：随着时间的增加掺加不同类型引气剂的砂浆湿密度逐渐增大，砂浆的微小气泡含量减少，其中掺加三萜皂苷的砂浆具有较好的气泡保持能力。

这是由于砂浆体系中，加水后水泥发生水化反应析出的氢氧化钙与两种阴离子型引气剂中的阴离子发生反应生成十二烷基苯磺酸钙和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钙沉淀物质，降低了二种阴离子型引气型外加剂的引气效果和气泡保持效果；而非离子型引气型外加剂三萜皂苷在水泥水化物中的钙离子不会发生沉淀反应，效果和气泡保持性能均优于两种阴离子型引气剂[3]。

2.2 类型对抗压强度的影响

与空白试块相比，分别掺加三种引气型外加剂的试块28 d抗压强度数值降低且掺加量越大抗压强度数值越低。见图2。

图2 三种引气型外加剂对机械喷涂用抹灰砂浆抗压强度性能的影响

从图2可以看出：随着引气型外加剂掺量增大，试块28 d抗压强度逐渐降低。引气效果越好在砂浆中微小气泡含量越高，试块内部气孔越多，在压力条件下容易发生破坏，强度性能降低[4]。

2.3 对拉伸粘结强度性能的影响

三种引气型外加剂均降低了砂浆拉伸粘结强度性能且掺量越大，拉伸粘结强度损失率越大。见图3。

图3 三种引气型外加剂对机械喷涂用抹灰砂浆拉伸强度性能的影响

从图3可以看出：三种引气剂的加入降低了砂浆的拉伸粘结强度性能，随着掺量增大拉伸粘结强度性能损失增加。三种引气型外加剂的加入增加了砂浆内部和表面的气孔数量，有效粘结面积降低从而导致拉伸粘结强度性能的降低，引气效果越好，气孔数量越多，拉伸粘结强度损失越大。

2.4 对浆稠度和保水率性能的影响

砂浆的稠度性能是衡量砂浆和易性的指标，2 h稠度性能是衡量砂浆和易性保持能力的指标，保水率是衡量砂浆保水性能的指标。与空白式样相比，加入引气型外加剂后砂浆稠度数值增大，2 h稠度损失率降低，保水率增大，见表1-表3。由于引气型外加剂的加入，搅拌后砂浆中大量微小气泡的存在有效提高了砂浆的和易性，气泡的数量、大小、均匀程度、保持能力以及与水泥水化物相容性能等对砂浆的稠度性能、2 h稠度性能和保水性均产生影响[5]。三萜皂苷具有较好的引气性能和气泡保持性能，在相同掺量下，掺加三萜皂苷的砂浆具有最优的稠度性能和2 h稠度保持性能以及保水性能。在砂浆中两种阴离子型引气型外加剂十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与水泥水化生成的钙离子反应生成沉淀物，因此引气性能和气泡保持性能不如三萜皂苷，在对砂浆稠度性能、2 h稠度性能以及保水性能的改善上不如三萜皂苷。

表1 不同掺量SDBS对稠度、2 h稠度和保水率性能的影响

表2 不同掺量AES对稠度、2 h稠度和保水率性能的影响

表3 不同掺量三萜皂苷对稠度、2h稠度和保水率性能的影响

从表1-表3可以看出：随着三种引气型外加剂掺量的增大，稠度数值增加，2 h稠度损失降低，保水性能增大。在相同掺量下，三萜皂苷对稠度、2 h稠度以及保水性能改善效果优于十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠两种阴离子型引气型外加剂[6]。在两种阴离子型引气型外加剂中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠对稠度、2 h稠度以及保水性能改善效果优于十二烷基苯磺酸钠。

3 结论

加入三种引气型外加剂均能够改善提高机械喷涂用抹灰砂浆的稠度、2 h稠度和保水率性能指标，降低抗压强度、拉伸粘结强度性能指标。对稠度、2 h稠度和保水率性能的改善效果最优，抗压强度性能和拉伸粘结强度性能损失影响最小的是三萜皂苷，其次是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，之后是十二烷基苯磺酸钠。综合考虑，机械喷涂用抹灰砂浆中三种引气型外加剂的掺量适宜控制在0.1～0.2 g之间，一方面能够改善稠度、2 h稠度损失率和保水率等性能指标，提高机械喷涂抹灰砂浆的喷涂和泵送性能，另一方面抗压强度和粘结强度的损失在可以接受的范围。