引气剂对预拌砂浆性能影响的研究

摘 要：为了找到影响预拌砂浆的湿密度、稠度、保水性和抗压强度的最佳的引气剂及掺量，笔者选择三种材质进行比较发现引气剂在掺加纤维素醚时，能够有效地减少引气效果。当不添加纤维素醚时，加入引气剂能够显著的降低预拌砂浆的湿密度，并能够增加砂浆的气体含量以及稠度等，这样可以有效地降低砂浆的保水率以及抗压强度。

关键词：引气剂;纤维素醚;预拌砂浆;湿密度

预拌砂浆由水泥、混合物、沙子和添加剂等组成，并根据不同的性能要求进行配制。根据是否预先添加水进行混合，分为湿式搅拌砂浆和干式搅拌砂浆。预拌砂浆的主要使用场景是散装的普通砂浆应用，包括磨石地面砂浆、砌砖砖石砂浆、石膏石用砂浆。一般砂浆包括水泥、沙子以及相应的水，通过添加石灰，制备水泥-石灰预拌砂浆以改善砂浆的可加工性。

科学技术的进步极大地改善了砂浆的生产和施工技术，添加剂已成为现成的预拌砂浆的主要关键成分，如阻燃剂、减水剂、保湿剂、防冻剂和引气剂等。在砂浆中加入适量的添加剂，可特定增强砂浆性能，各种添加剂的性能不同，对砂浆性能提升的作用也不同。

近来，相关标准对现成预拌砂浆保水性能提出了十分严格的要求。例如，GB/T 25181—2010标准要求石膏砖砂浆的保水性至少为99%。适当向砂浆中添加一定量的保水剂以弥补由于引气剂对砂浆的保水率的耗损效应，使得保水率满足施工使用要求。预拌砂浆中已广泛使用纤维素醚作为保水剂，表面活性剂是纤维素醚的主要化学性能，其化学作用本身也具有引气的效应。如果预拌砂浆中的纤维素醚添加的含量超过0.03%的情况，对于建筑要求，该浓度产生的砂浆气体含量能够满足一般情况下的使用要求。未能达到建筑施工要求，适量的其他类型引气剂就需要在添加纤维素醚后结合添加。

引气剂和纤维素醚同时在预拌砂浆中使用，能否协同增效达到正向作用效果，这直接对设计预拌砂浆配合比起重要影响。本文研究预制砂浆中三种类型和添加量的引气剂对各种砂浆性能影响，其中特别是对预拌砂浆的湿密度、稠度、保水性和抗压强度的性能影响。

一、 原材料及试验方法

（一）试验原材料

水泥：P·O42.5，是由汕头华润生产;粉煤灰：选择Ⅱ级，是由汕头华能电厂生产;骨料：材料选择机制砂以及和石粉，由中天未来方舟搅拌站生产，通常需要将机制砂在筛网上进行充分的过滤得到足量砂，其中筛眼选择4.75mm，8.1%的小于0.075mm的粉体含量的石粉;水：选用自来水;纤维素醚：常用的纤维素醚，2种，在预拌砂浆中添加，其中甲基羟丙基纤维素醚decoceM45，由龙湖科技生产;甲基羟乙基纤维素醚为tylose MH60001P6，由自信越化学生产;引气剂：松香热敏聚合物，烷基苯磺酸盐（WB），三萜皂苷（TZ）。

（二）试验方法

选用的砂浆配比：m（水泥）∶m（粉煤灰）∶ m（砂）为20∶5∶75，水灰比设定为0.64。依据砂浆试验方法测试稠度、湿密度以及相应的抗压强度;保水率按照JG/T 230—2007 进行测试。

二、 试验结果与讨论

（一）不掺纤维素醚情况下引气剂对预拌砂浆性能的影响

（1）通过比较发现选用的引气剂设定相应的阈值之后，能夠起到较好的引气效果。当不断增加气体含量，砂浆的湿密度相应降低且引气量相应增加，参量阈值往往很小。引气剂TZ含量在阈值0.004%前的引气作用小，与其他两种引气剂相比，但是当混合物中的TZ含量增加到0.006%时，该引气剂的效果要优于其他两种引气剂。

（2）如果三种引气剂的含量非常低，这样能够有效地优化成品砂浆的稠度以及相应的流动性。其中，预拌砂浆的稠度受WB和TZ影响更大。现成的预拌砂浆的稠度随引气剂量增加而增加。

（3）经过分析发现，TZ对保水率产生显著的影响，其中加入三种引气剂后，都降低了预制砂浆的保水率。

（4）引气剂加入后，引入的气泡降低了砂浆的密度并降低了固化后的抗压强度。

（二）预拌砂浆性能在引气剂掺加纤维素醚情况下的因素影响

从测试结果可以看出，当向预拌砂浆中添加少量纤维素醚时，SX和TZ的效果将大大减弱，纤维素醚对特定的引气剂具有抑制作用。经过实验发现，在提高预拌砂浆的稠度方面只有SX以及WB表现突出，其中在三种引气剂并未增加过多，尤其TZ对稠度不会产生影响。其中，预拌砂浆的抗压强度在其他引气剂混合时，高于与WB混合的预混砂浆的抗压强度。预混砂浆与WB混合后，假如砂浆的孔隙率不断升高时，其抗压强度反而下降，并且湿密度降低。不含引气剂的砂浆的抗压强度稍高于含SX的砂浆的抗压强度，这样导致砂浆的强度降低，可是相应的预拌砂浆的湿密度并未受到太大的影响。

（三）不同黏度纤维素醚在预拌砂浆中对引气剂作用效果的影响

当纤维素醚HPMC和HEMC的混合量均为0.01%时：

（1）纤维素醚HPMC0.01%含量的砂浆，在混合三种引气剂后，预拌砂浆的稠度提高明显，效果最佳的是WB，效果最差的是SX。WB可以提高速溶预拌砂浆的稠度，其他两种与0.01%纤维素醚HEMC混合时，则没有效果。

（2）引入引气剂会稍微降低现成的预拌砂浆的保水性，并且三种引气剂的TZ对砂浆的保水性影响最大。

（3）在预混砂浆中添加一定量的纤维素醚或者引气剂时，其中纤维素醚会对引气剂产生反作用，同时也会对保水率产生影响。即使纤维素醚的量很少，比如预混砂浆中不同引气剂在与0.01%HEMC纤维素醚混合后，混入SX引气剂的砂浆的抗压强度略有提高，而在所有其他测试组中，预混砂浆的抗压强度均下降，而WB混合的预拌砂浆显示显著降低了其保气性能和抗压强度。

与此同时，在对纤维素醚HPMC与HEMC进行独立性测试时发现，选择不同类型的预拌砂浆，对于引气剂而言，受两种纤维素醚的影响规律基本相同，基本影响不显著。

三、 分析与讨论

（一）引气剂对新拌砂浆性能的影响

（1）砂浆强度的增长受到引气剂含量增加的阻碍。这种阻碍主要由于引气剂具有较为显著的稳泡能力，孔隙率的增加降低了砂浆的强度。引气剂高含量组的泡沫的保留率高于低含量组的保留率。具体如图1所示。

（2）由于在砂浆加入了过量的纤维素醚，其中柔性聚合物将会增加。经过固化之后的砂浆，系统中的缺陷是由于柔性聚合物和水泥水化形成的晶体结构不相容造成的，则引起最终砂浆的抗压强度降低。

（3）原料和水混合后，HPMC聚合物扩散到水中并粘在水泥颗粒上，覆盖层对水泥的水化过程产生了阻碍，砂浆的强度在一定程度上发生了降低。

（二）引气剂对砂浆力学性能的影响

调整砂浆的稠度时，建议先添加少量引气剂以调整砂浆的初始稠度。在实际工程中，考虑到引气剂的滞时损失，即使反复搅拌，系统的引气效果会继续减弱。

四、 结语

（一）预拌砂浆中在不添加纤维素醚时，单受引气剂单因素控制时，主要表现为如下规律：当引气剂小于0.002%阈值时，三种引气剂随着剂量的增加，效果越来越明显。这样可以进一步提高预拌砂浆稠度，使得相应的砂浆湿密度、保水率和抗压强度等性能减弱。

（二）由于纤维素醚能够对引气剂产生一定的破坏，有纤维素醚成分影响的引气剂也导致纤维素醚的保水率略有降低。例如：两种引气剂松香热聚物类以及相应的三萜皂甙类，假如不掺入纤维素醚时，引气剂的效果更好，反之则有一定程度的衰减。对于烷基苯磺酸盐类引气剂而言，当加入纤维素醚之后，有一定效果增幅。因此，在进行预拌砂浆的配合比设计时，应特别注意纤维素醚和引气剂的协同搭配的可行性。

参考文献：

[1]吴昆，曾钦繁，胡文光，等.预拌湿混砂浆及其专用改性剂[J].广州化学，2013（3）.

[2]宋昊，曾晓辉，谢友均，等.长期荷载作用下水泥乳化沥青砂浆的徐变特性[J].建筑材料学报.

作者简介：王正权，南京苏宝科技股份有限公司。