ALC墙板专用薄层砌筑砂浆的制备及性能研究

田晓航，袁伟，孔金鸣，柯伟席，蔡良飞

（武汉三源特种建材有限责任公司，湖北 武汉 430080）

0 引言

随着全球能源危机的出现，节能减排、利废及可持续发展已成为我国的基本政策。蒸压加气混凝土（ALC）板因其高强轻质、隔热保温、施工快捷方便等优点受到了广泛的重视和应用[1-2]，ALC墙板薄层砌筑砂浆市场需求量也随之增大。目前用于ALC墙板的薄层砌筑砂浆大多为普通水泥砂浆，其具有抗压强度高，抗拉强度和粘结强度低，柔韧性差，保水率低，易发生开裂等特点[3]，极大地影响了其推广和应用。本研究在薄层砌筑砂浆中掺入可再分散乳胶粉、纤维素醚、消泡剂等化学外加剂，考察不同外加剂及掺量对ALC墙板专用薄层砌筑砂浆性能的影响。

1 试验

1.1 原材料

水泥：P·O42.5水泥，娲石水泥有限公司，水泥的主要化学成分和物理力学性能见表1、表2；矿渣粉：比表面积768 m2/kg，7 d活性指数87.2%，28 d活性指数105.8%，武汉鑫源有限责任公司，主要化学成分见表1；双飞粉：武汉荆隆有限公司；砂：河砂，40～70目；可再分散乳胶粉：8818，武汉欣运辉有限公司；消泡剂：D130粉体消泡剂，兆佳科技有限公司；纤维素醚：黏度100 Pa·s（MC10万），成都赛德邦居科技有限公司；葡萄糖酸钠：工业级，玉星生物股份有限公司。

表1 水泥和矿渣粉的主要化学成分 %

表2 水泥的物理力学性能

1.2 试验方法

（1）薄层砌筑砂浆拉伸粘结强度试件制备：用抹刀在标准砌块表面快速批刮一层薄层砌筑砂浆作为基底，批刮厚度不宜超过1 mm，并立即在其上面再抹2～3 mm厚的薄层砌筑砂浆，批抹后，砂浆表面应平整，待砂浆稍干后，用方框或钢尺等工具按照图1的位置要求，挤压或切割砂浆至标准砌块表面，形成6个40 mm×40 mm的拉拔粘结面，测试时，用环氧树脂等高强度粘合剂在试件拉拔粘结面，粘贴拉拔接头，粘结时应确保拉拔接头不歪斜。

（2）养护制度：标准试验条件为环境温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%，且试验区的循环风速应小于0.2 m/s，试验时间是从砂浆和水或者液体混合时开始计算至拉伸粘结强度测定时的时间间隔。试体成型后放置在标准实验条件下13 d，将拉拔头粘在试体表面，继续在标准试验条件下继续放置24 h，以（250±50）N/s的加荷速率测定砂浆的拉伸粘结强度。

（3）保水率测试：按照JC/T 890—2017《蒸压加气混凝土墙体专用砂浆》中7.2.3规定的方法进行。力学性能测试：抗压强度及拉伸粘结强度按照JC/T 890—2017进行。

1.3 试验方案

薄层砌筑砂浆的试验配比如表3所示，4种化学外加剂均以外掺的形式加入。其中，葡萄糖酸钠掺量为0.02%，纤维素醚掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%和0.4%，可再分散乳胶粉掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%和0.8%，消泡剂掺量分别为0.050%、0.075%、0.100%和0.125%。采用行星式搅拌机慢速搅拌3 min，搅拌均匀后成型，进行相关性能测试。

表3 薄层砌筑砂浆试验配合比 %

2 结果与讨论

2.1 纤维素醚掺量对薄层砌筑砂浆保水率和力学性能的影响

与普通剪力墙相比，ALC墙板孔隙率大，具有较强吸水性，因此要求薄层砌筑砂浆具有很高的保水率。纤维素醚掺量对薄层砌筑砂浆保水率和力学性能的影响如表4所示。

表4 纤维素醚掺量对薄层砌筑砂浆保水率和力学性能的影响

由表4可以看出：

（1）随着纤维素醚掺量的增加，薄层砌筑砂浆的保水率先增大后保持稳定，当纤维素醚掺量为0.2%～0.4%时，薄层砌筑砂浆保水率不再发生变化，均为99.9%。这主要是由于纤维素醚可以吸附在水泥颗粒表面或者分散在颗粒间的溶液中，改变了新拌水泥浆体孔壁表面结构，与水化产物一起缩小或堵塞了水分的输送通道，降低水泥浆体的渗透系数，减少了水渗透量[4]，从而增加了砂浆的保水率。通过试验结果确定纤维素醚掺量为0.2%，且以下所有试验均按照此纤维素醚掺量再复掺其他外加剂进行。

（2）纤维素醚的掺入对薄层砌筑砂浆的14 d拉伸粘结强度基本没有影响，纤维素醚可以增大薄层砌筑砂浆的黏度，但其不具有成膜性，故对拉伸粘结强度基本没有影响。

纤维素醚的掺入对薄层砌筑砂浆的抗压强度有很大的负面影响，随着纤维素醚掺量的增加，薄层砌筑砂浆的密度不断减小，28 d抗压强度急剧降低，这主要是由于纤维素醚具有一定的引气和稳泡作用[5]，使薄层砌筑砂浆孔隙率增大，抗压强度降低，与A1组相比，掺入0.4%纤维素醚的A5组抗压强度降低了90.7%。

2.2 可再分散乳胶粉对薄层砌筑砂浆力学性能的影响

为了提高薄层砌筑砂浆的拉伸粘结强度，在砂浆中复掺一定量的可再分散乳胶粉，可再分散乳胶粉掺量对薄层砌筑砂浆力学性能的影响如表5所示。

表5 可再分散乳胶粉掺量对薄层砌筑砂浆力学性能的影响

由表5可以看出，可再分散乳胶粉的掺入可显著提高薄层砌筑砂浆的拉伸粘结强度，这是由于可再分散乳胶粉属于大分子高聚物，聚合物在水泥浆与骨料间形成具有较高粘结力的膜，并堵塞砂浆内孔隙，改善了水化产物与骨料及未水化水泥颗粒的界面粘结[6]，当可再分散乳胶粉掺量为0.8%时，薄层砌筑砂浆的28 d拉伸粘结强度为0.63 MPa，是A3组的4.5倍。

可再分散乳胶粉对薄层砌筑砂浆的28 d抗压强度有一定的影响，但胶粉掺量与抗压强度的结果不是线性相关关系。可能是由于可再分散乳胶粉含有一定量具有引气作用的表面活性组分，导致砂浆内部孔隙率增大，从一定程度上降低薄层砌筑砂浆的抗压强度。另一方面，可再分散乳胶粉在砂浆中形成薄膜，能够有效填充孔隙，提高砂浆密实度，因而导致了可再分散乳胶粉掺量对薄层砌筑砂浆抗压强度的影响没有明显的线性规律。

2.3 消泡剂掺量对薄层砌筑砂浆密度和力学性能的影响

纤维素醚的掺入会导致薄层砌筑砂浆抗压强度明显降低，为了解决这一问题，引入一定量的消泡剂，消泡剂掺量对薄层砌筑砂浆密度和力学性能的影响如表6所示。

表6 消泡剂掺量对薄层砌筑砂浆密度及28 d抗压强度的影响

由表6可以看出，随着消泡剂掺量的增加，薄层砌筑砂浆的密度不断增大，掺量为0.075%～0.100%时，密度发生了突变，结合抗压强度的结果可知，随着消泡剂掺量的增加，薄层砌筑砂浆的抗压强度随之提高，且变化趋势线与密度的变化趋势基本吻合，可见消泡剂的掺入，对薄层砌筑砂浆的力学性能有较大的正面影响。消泡剂掺量为0.125%时，薄层砌筑砂浆的28 d抗压强度较B3组提高了178.4%。消泡剂可以降低砂浆搅拌过程中的表面张力，抑制气泡的产生或消除已产生的气泡[7]，抵消了纤维素醚引气和稳泡作用导致的孔隙率增大的情况，从而提高了薄层砌筑砂浆的抗压强度。

2.4 缓凝剂掺量对薄层砌筑砂浆开放时间的影响

为了调整砂浆的施工状态及可操作时间，在C3组试验的基础上，在实验室模拟不同温度及不同缓凝剂（硼酸）掺量对薄层砌筑砂浆2 h稠度损失率影响，结果如表7所示。

表7 缓凝剂掺量对薄层砌筑砂浆开放时间的影响

由表7可以看出，温度对水泥水化进程影响较大，随着温度升高，水泥水化速度加快，砂浆在2 h内完全失去工作性能。在砂浆中掺入硼酸，砂浆可操作时间延长，在高温情况下掺入一定量硼酸，砂浆放置2 h后仍具有良好的工作性能。这主要是由于硼酸易吸附于水泥颗粒表面，且随着掺量的增加，吸附量增大，除此之外硼酸易与钙离子形成络合物，抑制水泥水化放热，延缓水化产物生成，从而达到延缓水泥水化的目的。

3 结论

（1）随着纤维素醚掺量的增加，薄层砌筑砂浆的保水率先增大后不变，当纤维素醚掺量为0.2%～0.4%时，薄层砌筑砂浆保水率均为99.9%。

（2）纤维素醚的掺入对薄层砌筑砂浆有很大的负面影响，随着纤维素醚掺量的增加，孔隙率增大，28 d抗压强度急剧降低，与A1组相比，掺入0.4%纤维素醚的A5组28 d抗压强度降低90.7%；纤维素醚的掺入对薄层砌筑砂浆的14 d拉伸粘结强度基本没有影响。

（3）随着可再分散乳胶粉掺量的增加，薄层砌筑砂浆的拉伸粘结强度不断提高，当可再分散乳胶粉掺量为0.8%时，薄层砌筑砂浆的拉伸粘结强度为0.63 MPa，是A3组的4.5倍；可再分散乳胶粉的加入对薄层砌筑砂浆的28 d抗压强度有一定影响，但可再分散乳胶粉掺量与抗压强度的结果不是线性相关关系。

（4）随着消泡剂掺量的增加，薄层砌筑砂浆的密度和28 d抗压强度呈递增的趋势，掺量为0.075%～0.100%时，密度和抗压强度结果发生突变，消泡剂掺量为0.125%时，薄层砌筑砂浆的28 d抗压强度较B3组提高了178.4%。

（5）随着温度升高，水泥水化速度加快，硼酸的掺入可以调整砂浆可操作时间，在高温情况下掺入一定量的硼酸，砂浆放置2 h后仍具有良好的工作性能。