不同外加剂对湿拌砂浆性能的影响

Vol.36 No.8

2017 年8 月___________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY____________________August,2017

娃酸 盐通报

不同外加剂对湿拌砂浆性能的影响

张伟1，2’3，李莉丽1，刘梁友4，冯恩娟2，赵洪义2，张战营3

(1.临沂大学土木工程与建筑学院，临沂276005 ;2.山东宏艺科技股份有限公司，临沂276034;3.河南理工大学材料科学与工程学院，焦作454000;4.深圳海龙建筑科技有限公司，深圳518110)

摘要:研究不同外加剂对湿拌砂浆稠度损失、保水率、凝结时间、抗压强度、粘结强度以及收缩率等性能的影响，并 借助X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对掺加不同外加剂的湿拌砂浆胶凝体系进行微观测试分析。研究结果 表明:掺加外加剂均能不同程度地减少湿拌砂浆的8 h稠度损失，增强湿拌砂浆的保水率，延长湿拌砂浆的凝结时 间，提高湿拌砂浆的抗压强度和粘结强度，能更好地保证工程施工的顺利进行。关键词:外加剂；湿拌砂浆；稠度损失；保水率；凝结时间；强度

中图分类号:TU411.8

文献标识码:A

文章编号:1001-1625(2017)08-2833-05

Influence of Different Admixture on the Properties of Wet-Mixed Mortar

ZHANG Wei1’2’3，LI Li-li1，LIU Liang-y〇u4，FENG En-juan2，ZHA0 Hong-yi2，ZHANG Zhan-ying3

(1. School of Civil Engineering and Architecture, Linyi University ,Linyi 276005, China ；2. Shandong Hongyi Technology Co. Ltd.,Linyi 276034, China；3. School of Materials Science and Engineering, Henan Polytechnic University ,Jiaozuo 454000, China；

4. Shenzhen Hailong Building Technology Co. Ltd. ,Shenzhen 518110,China)

Abstract：Influence of different admixture on wet-mortar consistency loss, water retention, setting time,

compressive strength, bond strength and shrinkage rate, and by means of X-ray diffraction ( XRD), scanning electron microscope ( SEM) tested the related samples were researched. The results show that the admixture can improve the performance of the wet-mixed mortar, such as decreasing the 8 h consistency loss, enhancing the water retention rate, prolonging the setting time, improving the compressive strength and bond strength, and can better ensure the smooth progress of construction.

Key words ： admixture ； wet-mixed mortar ； consistency loss ； water retention rate ； setting time ； strength

1引言

湿拌砂浆是由水泥、掺合料、细集料、外加剂、水以及根据性能确定的各种组分按一定比例在搅拌站经计

量、搅拌后，采用搅拌运输车运至使用地点，放入专用容器储存，并在规定时间内使用完毕的湿拌砂浆拌合 物。相较于干混砂浆，湿拌砂浆具有生产成本比干混砂浆低、质量稳定、二次粉尘少、可避免二次搅拌和现场 噪音粉尘污染等有益条件[1_3]。近年来，随着社会环保意识的增强以及在国家大力推广预拌砂浆的背景下， 湿拌砂浆发展势头强劲，已逐渐发展成为行业共识[4_5]。

为了适应现代建筑砂浆批量化、规模化施工模式，提高湿拌砂浆的工作性能，常用的方法是添加性能优 良的砂浆外加剂。但目前湿拌砂浆外加剂性能参差不齐，其发展远远落后于混凝土外加剂[6_7]。因此，湿拌 砂浆外加剂的研究将越来越成为未来预拌砂浆行业发展的热点。

为进一步提高湿拌砂浆的工作性能，本文从湿拌砂浆外加剂角度出发，研究不同外加剂对湿拌砂浆稠

基金项目：临沂大学2016校级博士科研基金支持项目（LYDX2016BS054);大学生创新创业计划项目（201610452046) 作者简介:张伟（1972-)，男，博士，副教授.主要从事高性能混凝土及其外加剂的应用研究.

2834 试验与技术

硅酸盐通报

第36卷

度、保水率、凝结时间、抗压强度、粘结强度以及收缩率的影响，并对相应试样进行XRD、SEM微观分析，从而 为外加剂在湿拌砂浆中的进一步推广应用提供参考。

2实验

实验用水泥为取自临沂沂州水泥厂生产的P • 〇 42.5水泥;实验用粉煤灰为取自临沂费县电厂的I级

2.1实验原料

粉煤灰;实验用河砂细度模数为2. 6,含泥量为0.6%，表观密度为2530 kg/m3,堆积密度为1470 kg/m3;实验 用湿拌砂浆外加剂是由保水增稠组分、引气组分、缓凝组分、增强组分等复配而成。原料的主要化学组成见 表1 〇

表1

Raw materialP • 042.5Fly ash

Si0233.6850.75

A12039.877.08

Fe2030.954.21

原料的主要化学组成

/%

Na200.380.53

Ti020.95

0.88

P2〇50.12

Tab. 1 Main chemical composition of raw materials

CaO42.1127.89

MgO8.071.19

S032.610.31

K200.590.99

0.18

2.2实验方案

在固定湿拌砂浆配合比不变的情况下，选取工程中最具有代表性的M7. 5等级湿拌砂浆进行实验，研究 不同外加剂对湿拌砂浆稠度、凝结时间、强度、收缩率及微观结构的影响，湿拌砂浆初始稠度保持在80〜110

mm，砂浆外加剂掺量均为胶凝材料用量的0. 4%，具体配合比见表2。

表2

掺加不同外加剂的湿拌砂浆配合比

Tab. 2 Proportion of wet mixed mortar with different admixture

No.

Cement

/kg190190190190190

Flyash/kg170170170170170

Sand/kg15001500150015001500

Water/kg300300300300300

PHMC

-

Admixture/ g

k12-Sugar

-

Dispersible latex powder

--

Sodiumgluconate

-

Calciumlignosulphonate

---

BlankWW

12

576216158288

14428814472

360720576144

360

--

216144288

W3W4

418-

648

2.3实验方法

本实验按照JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》行业标准规定执行;砂浆干缩性实验参照JGJ70- 2009，采用25 m

m X 25 mm X 280 mm

模具，每个配比一组，每组三块，试块成型后养护28 h拆模，用BY-280

型比长仪测量试块初始长度，在标准条件下养护3 d、7 d、14 d、21 d、28 d，分别测试试块长度;砂浆强度实验 采用70. 7 mm X70. 7 mm X70. 7 mm模具，测试参照标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法 标准》进行;将湿拌砂浆材料按照水胶比为0.3制成水泥净浆，采用20 mm x20 mm x20 mm的试模成型，制备 净浆测试试样，标准水养至28 d，破碎取中间部分留样，用无水乙醇进行终止水化，烘干，进行XRD、SEM分析。

3结果与讨论

3.1不同外加剂对湿拌砂浆稠度损失的影响

为了研究不同外加剂对湿拌砂浆8 h稠度损失的影响，按照表2所列配合比进行实验，结果见图1。

由图1可知，掺加不同外加剂均能显著降低湿拌砂浆的8 h稠度损失，且8 h稠度损失均低于25%，其 中以湿拌砂浆W4的效果最佳，8 h稠度损失仅为13.4%。这是因为砂浆外加剂具有一定的引气性能，能在 砂浆中引入大量微小细腻的气泡，起到润滑作用；同时外加剂中含有的缓凝组分，可以延缓水泥颗粒的水化

第8期张伟等:不同外加剂对湿拌砂浆性能的影响

2835

进程;外加剂中的增稠保水组分能提高砂浆的粘聚性，降低稠度损失，提高砂浆的工作性能[8] 〇

8o

7o 6o 5o 4o 3o 2o

1%/0|芘ssol^xl-slsuoaq

00

图1不同外加剂对湿拌砂浆8 h稠度损失率的影响图2不同外加剂对湿拌砂浆保水率的影响

Fig. 1 Influence of different admixture on 8 h consistency

loss ratio of wet-mixed mortar

Fig. 2 Influence of different admixture on water

retention rate of wet-mixed mortar

3.2不同外加剂对湿拌砂浆保水性能的影响

为了研究不同外加剂对湿拌砂浆保水率的影响，按照表2所列配合比进行实验，结果见图2。

湿拌砂浆保水性能是其最重要的指标之一，只有保水性能优良的湿拌砂浆才能保证其工作性而有助于 顺利施工。由图2可知，掺加不同外加剂均能不同程度地提高湿拌砂浆保水率，且保水率均在90%以上，其 中以湿拌砂浆W4效果最佳，保水率超过95%。这说明外加剂中的增稠保水组分能够提高砂浆的保水率，同 时湿拌砂浆中大量微小气泡的巨大比表面积，有效地降低了水分从砂浆中离析出来的速度，从而有助于更好 地维持砂浆工作性而不分层离析。

3.3不同外加剂对湿拌砂浆凝结时间的影响

凝结时间是表征湿拌砂浆施工性能的重要指标。为了研究不同外加剂对湿拌砂浆凝结时间的影响，按 照表2所列配合比进行实验，湿拌砂浆初凝时间结果 见图3。

由图3可知，相比空白样，掺加外加剂均能不同程 度延长湿拌砂浆的初凝时间，其中掺加外加剂的湿拌 砂浆W4、W2的初凝时间可达到36. 7 h和33. 2 h，远 超出生产实际施工单位要求的24 h的要求。同时，在 掺量相同的情况下，四种外加剂的作用效果依次为 W4>W2>W1>W3。这主要是因为砂浆外加剂中含 有缓凝组分，能延缓水泥水化速率，延长砂浆的初凝时 间，达到工程施工的要求。

3.4不同外加剂对湿拌砂浆抗压强度及粘结强度的影响

为了研究不同外加剂对湿拌砂浆抗压强度及粘结强度的影响，按照表2所列配合比进行实验，28 d湿拌 砂浆强度结果见图4、图5。

由图4、图5可知，与空白样相比，掺加外加剂的湿拌砂浆W1、W2、W3、W4的抗压强度均有不同程度的 提高，其中湿拌砂浆W4、W1的抗压强度较空白样提高了 4. 1 MPa和3. 7 MPa,分别达到12. 2 MPa和11. 8

MPa。与此同时，掺加外加剂的湿拌砂浆的粘结强度与抗压强度反映的情况相适应，湿拌砂浆W4、W1粘结

图3 不同外加剂对湿拌砂浆初凝时间的影响

Fig. 3Influence of different admixture on setting time

of wet-mixed mortar

强度最大，分别达到0.71 MPa和0.64 MPa。这主要是因为外加剂中含有保水增稠、活化增强组分，能使水 泥与粉煤灰更加充分的水化，加快水化速率;同时可以改善水泥基浆体与集料砂的界面粘接情况，不同程度 地提高湿拌砂浆的抗压和粘接强度。

2836 试验与技术硅酸盐通报

第36卷

Different additivesDifferent additwes

图4不同外加剂对砂浆抗压强度的影响图5不同外加剂对砂浆粘结强度的影响

Fig. 4 Influence of different admixture

on mortar compressive strengt

Fig. 5 Influence of different admixture

on mortar bond strength

3.5不同外加剂对湿拌砂浆收缩率的影响

为了研究不同外加剂对湿拌砂浆收缩率的影响，按照表2所列配合比进行实验，结果见表3。

表3

不同外加剂对湿拌砂浆收缩率的影响

Tab. 3 Influence of different admixture on mortar shrinkage rate

丄、〇•

BlankWW

12

Shrinkage rate/%

3d0.014

0.0110.0120.010

7 d0.026

0.022

14 d0.027

0.022

21 d28 d0.027

0.022

0.027

0.022

0.023

0.0210.020

0.0240.023

0.021

0.0240.023

0.021

0.0240.023

0.021

W3W4

0.009

由表3可知，与空白组湿拌砂浆收缩率相比，掺加外加剂的湿拌砂浆W1、W2、W3、W4的收缩率均有不 同程度的降低，其减缩效果依次为W4 >W3 >W1 >W2。随着龄期的增长，收缩率都逐渐增大，到14 d水化 龄期时，收缩率基本趋于稳定，各组收缩率都远低于国家标准GB/T 25181-2010规定值0. 2% [94°]。3.6不同外加剂对胶凝材料水化影响的微观分析

为了分析掺加不同外加剂对湿拌砂浆胶凝材料体系水化硬化的影响，将表2中湿拌砂浆材料按照水胶 比为〇. 3制成水泥基净浆，标准养护至28 d，分别进行X-射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析。3.6.1 XRD 分析

图6为空白样和掺加不同外加剂湿拌砂浆胶凝材 料净浆28 d的XRD图谱。

由图6可知，未掺加外加剂的空白样中主要有Ca (0H)2、AFt等水化产物以及未水化的水泥熟料矿物

C2S。加入外加剂后，湿拌砂浆胶凝材料体系水化产物 种类基本不变，但矿物相含量有不同程度的变化，其中

Ca( 0H)2衍射峰强度低于未掺加外加剂的空白样，同 时28 d水化产物中C2S衍射峰强度也有一定程度的 降低，说明外加剂的保水增稠可以促进胶凝材料中水 泥的水化。这与强度测试和SEM微观分析结果相吻 合。

3.6.2 SEM 分析

图6

湿拌砂浆胶凝材料水化28 d的XRD图谱

Fig. 6 XRD patterns of mortar cementitious

materia on hydration 28 d

第8期张伟等:不同外加剂对湿拌砂浆性能的影响

2837

图7为空白样和掺加不同外加剂湿拌砂浆胶凝材料净浆28 d的SEM照片。

图7湿拌砂浆胶凝材料水化28 d的SEM照片

Fig 7 SEM images of mortar cementitious material hydration 28 d

由图7可知，在水化28 d时，空白组湿拌砂浆有一定程度的水化，且有较多的针棒状钙矾石生成，但浆 体内部有一定的孔隙，结构不够致密;而掺加外加剂的湿拌砂浆有大量C-S-H凝胶和钙矾石生成，浆体结构 相对更加致密，宏观表现为湿拌砂浆强度显著增加，其中以湿拌砂浆W4效果最佳。这说明外加剂的掺入改 善了水泥和粉煤灰的水化环境，加快了对硬化砂浆早期强度有增强作用的水化产物C-S-H凝胶和Aft的大 量生成，提高了湿拌砂浆的抗压强度。这与XRD分析和强度测试结果相吻合。

4结论

(1)

与空白样相比，掺加外加剂均能不同程度的减少湿拌砂浆的8 h稠度损失，提高湿拌砂浆的保水率，

延长湿拌砂浆的凝结时间，提高湿拌砂浆的抗压强度和粘结强度，改善湿拌砂浆的工作性能，能更好的保证 工程施工的顺利进行；

(2)

外加剂能改善水泥和粉煤灰的水化环境，加快其水化速率，使湿拌砂浆体系水化硬化浆体结构更加

致密，强度得到显著提升；(3) 综上，不同外加剂对湿拌砂浆的作用效果各不相同，作用效果依次为:W4 > Wl > W3 > W2。

参考文献

[1 ]尤大晋.预拌砂浆使用技术[M].北京:化学工业出版社，2010.

[2] 李从波，陈均侨，周常林，等.浅谈湿拌砂浆的发展之路[J].广东建材，2013,29(8):12-15.[3] 鞠丽艳，李春龙.商品砂浆的技术进展[J].新型建筑材料，2001 (10) : 19-21.[4] [5] [6] [8] [10]

陈均侨，蒋金明，石柱铭，等.湿拌砂浆产业化发展方式及应用探索[J].商品混凝土，2014(7) :67-71.邬锦斌，林汉池.湿拌砂浆引领行业健康发展[J].广东建材，2015(1) :33-36.

陈文钊，乐晓鹏，郑大锋.新型湿拌砂浆外加剂的性能研究[J].广东建材，2016(9) : 19-21.

张粉芹，王海波，王起才.掺合料和引气剂对混凝土孔结构与性能影响的研究[J].水力发电学报，2010,29(1):180-185.

[7] 李殿权，孟祥杰，黄小文.湿拌砂浆专用外加剂各组分对其性能的影响[J].商品混凝土，2015,11:52-53.[9] 严捍东，孙伟.粉煤灰砂浆自生收缩和干燥收缩关系的研究[J].硅酸盐学报，2003,31(5):428433.

GB/T 25181-2010预拌砂浆[S].北京：中国标准出版社，2010:12.