预拌砂浆用加强型增稠保水材料的研究与应用

谢君，戴丽聪

（1. 常州市亚隆建筑材料有限公司，江苏 常州 213033；2. 常州市众华建材科技有限公司，江苏 常州 213012）

预拌砂浆用加强型增稠保水材料的研究与应用

谢君1，戴丽聪2

（1. 常州市亚隆建筑材料有限公司，江苏 常州 213033；2. 常州市众华建材科技有限公司，江苏 常州 213012）

本文主要研究预拌砂浆用加强型增稠保水材料的配方。通过试验找到保水剂、润湿改性活性剂与增强剂的最佳掺量，研制出质量满足要求的增稠保水材料，并减少了成本，达到了节能环保的目标。

增稠保水材料；保水剂；润湿改性活性剂；产品质量；成本

1 前言

预拌砂浆是一种是在专业生产厂内将水泥、砂、矿物掺合料和各种功能添加剂按一定比例混合而成的新型绿色建筑材料。其在节约资源、保护环境、提高工程质量等方面发挥着显著的作用[1]；在预拌砂浆中最关键的原材料便是增稠保水材料，增稠保水材料是由保水剂、表面活性剂、调节体积变形剂以及憎水剂等能改变砂浆某些性能的少量物质的总称。虽然其掺量少，但是作用很大，它通过改变砂浆的施工性、耐久性、抗渗性等各方面的性能来满足现场的质量及施工要求；并且稠化粉质量的好坏直接关系着企业的产品质量、生产成本和能源的损耗。

在响应国家节能减排、绿色建材的号召下，我公司在生产预拌砂浆的同时很重视对资源的循环利用，新型节能环保绿色建材产品的研发与创新。随着预拌砂浆使用越来越广泛，对其产品的质量的掌控则至关重要，预拌砂浆中的增稠保水材料在对现场施工性、强度、耐久性、防水抗渗等各方面性能起到决定性的作用。但是现在市场上的增稠保水材料质量参差不齐，质量波动较大不能够得到保证，因此为了更好的保证公司产品质量和成本的节约，在经过大量的试验与后期的调整后，我公司自主研发了加强型增稠保水材料这个关键性的产品。

1.1 研究目的

首先，增稠保水材料在预拌砂浆中起到改善砂浆施工性与和易性，提高砂浆耐久性的作用；市场上的增稠保水材料种类繁多，质量无法稳定统一，购买价格高昂，大大增加了生产成本，增加了对能源的消耗。基于这些原因，试验室部门进行自主研发，加强产品质量的控制，保证质量，节约生产成本，降低资源损耗，让公司能够有长远的发展和在行业中占据有力的竞争位置。

1.2 研究依据

根据国标 GB/T 25181—2010《预拌砂浆技术规程》中对砂浆各方面性能的要求，和 JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》检测方法进行试验。

2 试验原材料

2.1 水泥

采用江苏金峰水泥集团有限公司生产的 P·O42.5R 水泥，3d 抗折强度 5.4MPa，28d 抗折强度 8.9MPa，3d 抗压强度28.1MPa，28d 抗压强度49.7MPa。

2.2 粉煤灰

采用江苏利港电力有限公司 I 级灰，其性能指标见表 1。

表 1 试验用粉煤灰性能

2.3 黄砂

试验中采用的砂细度模数为 2.5，由细度模数为 1.0 的超细砂和 3.0 的中砂复配得到。

2.4 保水剂

保水剂可以改善预拌砂浆的稠度、工作性能、黏结性能以及保水性能等[2]。保水剂种类很多，在总结前期大量试验，查阅文献的基础上本文选用的为甲基羟丙基纤维素醚。

2.5 润湿改性活性剂

润湿改性活性剂具有能显著降低溶液表面张力的增加强度的功能，产生封闭、独立的气泡，发泡多稳定且均匀，能提高砂浆的耐久性和改善砂浆的施工性[3]。

2.6 增强剂

高效增强剂，在有效地减少用水量的同时，能够提高砂浆的强度，延长砂浆的开放时间，改善施工性能，提高砂浆的耐久性能[4]。

3 配合比的确定

3.1 基础砂浆

基础砂浆是按照实际生产的未加增稠保水材料的空白砂浆，普通预拌干混砂浆中抹灰砂浆的各方面的性能要求最高，因此对所配的增稠保水材料质量要求高，因此按照抹灰砂浆的各方面性能要求来配制。配比（按照 10kg）水泥1.00kg，粉煤灰 0.90kg，超细砂 2.0kg，中砂 6.1kg。试验的稠度均按照 95mm 为基准。基础砂浆的拌合物泌水严重，几乎没有粘结力，离析严重，收缩大。因此，需要加入一些材料来提高砂浆的保水增稠效果，提高粘结力，改善砂浆施工性能，减小收缩使其后期无开裂。试验中保水剂、润湿改性活性剂、增强剂的掺量均按照水泥的用量按比例掺入。

基础砂浆的试验如表 2。

表 2 基础砂浆试验数据

3.2 加入保水剂的试验

试验数据见表 3。对拌合物工作性能的描述见表 4。

表 3 不同掺量纤维素醚的试验数据

表 4 6 组保水剂试验的砂浆拌合物的质量

由表 3 可知：

（1）在保持砂浆稠度不变的前提下，随着保水剂掺量的增加砂浆的表观密度在减小；

（2）砂浆的保水率、14d 粘结强度随着保水剂掺量的增加而增加；

（3）2h 稠损随着保水剂掺量的增加而减小，在掺量为3‰时最小；

（4）28d 抗压强度、28d 收缩率随着保水剂的增加而成逐渐减小趋势；

（4）凝结时间随着保水剂的增加而增长，在掺量为 3‰时超过标准值。

由表 4 可知，保水剂掺量较高时，砂浆太黏，施工时候黏刀，所以并不是掺量越高越好，相比较六组的砂浆拌合物的状态与各方面性能，第 5 组砂浆拌合物相对比较理想。

综上所述：根据砂浆的保水率、表观密度、14d 粘结力、拌合后砂浆的施工性、和易性等各方面确定保水剂的最佳掺量为水泥的 3‰。

3.3 润湿改性活性剂掺量的确定

基础配比不变，保水剂掺量确定的情况下，掺入润湿改性活性剂，根据试验数据和施工性能来确定其掺量，见表 5。对拌合物工作性能的描述见表 6。

由表 5 可知：

表 5 不同掺量润湿改性活性剂的试验数据

（1）随着润湿改性活性剂掺量的增加，砂浆的表观密度在逐渐减小；

（2）砂浆的保水率随着润湿改性活性剂掺量的增加而增大，掺量为 0.65‰ 时达到最大；

（3）砂浆的 2h 稠损随着润湿改性活性剂掺量的增加而减小；在掺量为 0.65‰ 时达到最小；

（4）在润湿改性活性剂掺量为 0.2‰～0.5‰ 时，砂浆的28d 抗压强度呈增大趋势，在 0.5‰ 时达到最大，当产量大于0.5‰ 时砂浆 28d 抗压强度减小；

（5）14d 粘结强度随着润湿改性活性剂的掺量的增加基本不变；

（6）砂浆的 28d 收缩率随着润湿改性活性剂掺量的增加而减小；

（7）凝结时间在润湿改性活性剂掺量为 0.50‰ 时达到最长，为 7.0h。

表 6 6 组润湿改性活性剂试验的砂浆拌合物的质量

由表 6 可知，第 5、6 两组砂浆拌合物的状态和施工性能相对较好。

综上所述：根据砂浆的保水率，粘结强度，收缩率、砂浆的和易性以及施工性等各方面性能的要求得出，润湿改性活性剂的按水泥产量的 0.65‰ 为最佳掺量。

3.4 增强剂掺量的确定

在基础砂浆配比不变，保水剂、润湿改性活性剂掺量一定的基础上掺入增强剂，并通过试验来确定增强剂的掺量，见表 7。对拌合物工作性能的描述见表 8。

由表 7 可知：

（1）在保水剂，润湿改性活性剂掺量确定，稠度保持95mm 的前提下，随着增强剂掺量的增加，砂浆的用水量在逐渐的减少；

（2）随着增强剂掺量的增加，砂浆的表观密度在逐渐减小；

（3）砂浆的保水率随着增强剂掺量的增加而增大，2h稠损逐渐减小；

（4）凝结时间随着增强剂掺量的增加而增加；

（5）14d 粘结力在增强剂掺量增加逐渐增大；

（6）砂浆的 28d 抗压强度随着增强剂掺量的增加而增大，在掺量为 0.25‰ 是达到最大；在掺量为 0.3‰～0.35‰ 时砂浆抗压强度在减小。

（7）28d 收缩率随着增强剂掺量的增加而逐渐减小。

表 8 6 组增强剂试验的砂浆拌合物的质量

由表 8 可知，增强剂在砂浆中起到很重要的作用，随着掺量的增加砂浆的施工性能得到改善，而且砂浆水化反应之后的收缩明显的减少。

综上所述：在增强剂掺量为水泥的 0.30‰ 时减水效果较好，且各方面的性能都很好。

综上试验所述，加强型增稠保水材料中保水剂、润湿改性活性剂、增强剂的各组分的最佳掺量分别为水泥用量的3‰、0.65‰、0.30‰。

4 产品形式、生产方式和生产流程的确定

4.1 产品形式的确定

在实际操作中发现，我公司适合使用通过粉煤灰为载体，保水剂、润湿改性活性剂、增强剂为母料通过混合而成的大掺量的加强型增稠保水材料。

4.2 产品生产方式

在确定各种原材料的掺量之后，各种材料经过精确的计算称量，然后放进搅拌机搅拌，根据搅拌机的大小和实际生产条件来确定搅拌时间，使各种材料混合均匀之后放入散装车打入储存库。

生产流程图如下：

表 7 不同掺量增强剂的试验数据

5 所配制的加强型增稠保水材料与市卖产品对比

试验针对自己配制与市场购买的增稠保水材料进行试验，然后各方面性能和成本对比，在试验中市场购买的名称用 SC 代替，自己配制的用 ZJ 代替；砂浆的稠度均做到95mm，各方面对比如表 9，拌合物工作性能描述见表 10。

由表 9 可知：

表 9 市场上增稠保水材料与自行配制的进行试验对比

（1）1、2 两组对比相同掺量的情况下，自己配制的增稠保水材料在各方面试验数据上均优于市场上所购买来的；

（2）与 1、2 两组对比 3、4 两组试验在增稠保水材料掺量不变，减少相同水泥用量的情况下，砂浆 28 天强度第 4 组下降的很快数值偏低；

（3）2、4 组对比得到增稠保水相同掺量的情况下，砂浆的保水率降低；

（4）2、4 组试验对比得到，增稠保水材料相同掺量的情况下砂浆的 2h 稠度损失率也在增大；

（5）3、4 两组试验对比得到，第 3 组砂浆的保水率、2h 时稠度损失率、28d 抗压强度、14d 粘结力均优于第 4 组。

表 10 4 组砂浆拌合物的状态与施工性能

由表 10 可知，第 4 组砂浆拌合物的状态和性能较差，不可用于实际生产。

综上可知，在相同掺量情况下，自己配制的加强型增稠保水材料在使用中各方面的性能明显优于市场上所购买的，而且在保证砂浆质量的前提下可以节约一定的水泥用量。

6 结论

前期通过大量的试验，与砂浆各方面性能的研究，我公司的加强型增稠保水的配方可以确定，即保水剂、润湿改性活性剂、增强剂的各组分的最佳掺量分别为水泥用量的 3‰、0.65‰、0.30‰；在基础配方确定之后，结合本公司的实际生产状况后，我公司的加强型增稠保水材料以粉煤灰为载体，保水剂、润湿改性活性剂、增强剂为母料经过搅拌机均匀混合的形式而制得。在与市场购买的增稠保水材料试验与实际生产对比过程中明显可以看出，自己研发的增稠保水材料质量更加稳定，而且价格成本低，通过粗略计算在使用自己研发的加强型增稠保水材料后每吨砂浆可以节约2.8～3.5元，在减少水泥的用量同时减少了对水泥资源的的消耗，从而降低能源损耗，并达到了节能环保的目标。

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［通讯地址］常州市钟楼区新闸镇新福路 8 号（213012）

谢君，男，助理工程师，现任常州市亚隆建筑材料有限公司试验室主任，主要从事砂浆试验室管理。

戴丽聪（1985—），男，工程师，现任金土地集团常州市众华建材科技有限公司技术副总，从事砂浆 10 余年，对各砂浆材料与品种及固体废弃物利用有一定见解。