木質(zhì)磺酸鈣改性制備復(fù)合砂漿外加劑的試驗(yàn)研究

[關(guān)鍵詞] 木質(zhì)磺酸鈣； 砂漿； 改性； 配合比

Abstract: Adopt the chemical method，carry on the saponification to the lignin sulfonic acid calcium，and compound with the surface-active agent.This admixture can totally replace lime，improving apt and cohesiveness of mortar，having the function of holding water，reducing water and improving the early strength.In this way，it can reduce the cost of extra agent greatly and widen the range of application of lignin sulfonic anid calcium.

key words： lignin sulfonic acid calcium ； mortar； modified； match ratio

1 前言

砂漿外加劑以微小的摻入，不但可以提高砂漿的工作性能和施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，而且可以提高砂漿的強(qiáng)度或節(jié)約水泥、石灰膏，保護(hù)環(huán)境，因此應(yīng)用范圍越來越廣泛。目前。施工所用的砂漿外加劑主要是引氣型外加劑，并以松香樹脂類和合成表面活性劑等兩類砂漿塑化劑為代表。隨著新型墻體材料的開發(fā)與應(yīng)用，對(duì)砌筑砂漿提出了更高的要求。以普通混凝土小型空心砌塊、蒸壓灰砂磚及粉煤灰加氣混凝土砌塊所用的砌筑砂漿為例，除了要求具有較高的強(qiáng)度外，還應(yīng)具有良好的工作性、粘結(jié)性和耐久性。而使用普通的砌筑砂漿和傳統(tǒng)的砂漿外加劑難以滿足上述要求。本文針對(duì)某砂漿外加劑生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，以木質(zhì)素磺酸鈣為主要原料，制備優(yōu)質(zhì)、低成本的砂漿外加劑，生產(chǎn)適用于普通混凝土小型空心砌塊、蒸壓灰砂磚及粉煤灰加氣昆凝土砌塊的砂漿外加劑。

2 試驗(yàn)原材料

①堿性木質(zhì)磺酸鈣，外觀：深竭色顆粒；產(chǎn)地：湖南；

②松香，產(chǎn)地：湖南、江西；

③ 氫氧化鈣，燒堿，工業(yè)硫酸，碳酸鈉，硫酸鈉，磺酸，二乙醇胺。三乙醇胺；

④ 表面活性劑(FAS、AES、MES、LAS、BX—10)，保水劑：羧甲基纖維素(CMC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)以及羥丙基甲基纖維素(HPMC)，消泡劑；

⑤添充料、吸附劑：海泡石，產(chǎn)地：湖南寧鄉(xiāng)縣、湘潭縣；粉煤灰，產(chǎn)地：株洲電廠；

⑥ 水泥：韶峰牌425普通硅酸鹽水泥；

⑦ 中砂：細(xì)度模數(shù)2.6；

⑧ 水：飲用水。

3 試驗(yàn)方法

3.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

參考湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)(砂漿外加劑)(暫定)DBJ／T-2002，結(jié)合建筑工程施工實(shí)際操作情況選擇配合比

3.2 外加劑的研制

3.2、1 母劑的制作工藝(見圖1)

3.2.2 產(chǎn)品制備

將母劑按照一定的比例與添充料、吸附劑混合，得粉狀產(chǎn)品。

3.3 砌筑砂漿試驗(yàn)

3.3.1 砂漿配合比

針對(duì)應(yīng)用較為普遍的灰砂比1.6～1.2左右M2.5、M7.5砌筑砂漿，其工作性能差的情況，試驗(yàn)選擇的水泥砂漿配合比­­--空白試驗(yàn)：水泥：中砂=1800g：14370g；摻外加劑砂漿試驗(yàn)：水泥：中砂：外加劑=1800g：14370g：3.6g(水泥重量的0.2%)。

3.3.2 砂漿試驗(yàn)

為比較所配外加劑的性能，試驗(yàn)室砂漿攪拌采用人工攪拌。初步分析外加劑的工作性能。砂漿稠度試驗(yàn)取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。分層度試驗(yàn)取兩次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為所測(cè)砂漿的分層度值。砂漿抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用無底模、尺寸7.07cm×7.07cm×7.07cm 的試模，以6個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4．1 砂漿的工作性

工作性是評(píng)價(jià)砂漿性能的重要指標(biāo)，也是試驗(yàn)室砂漿外加劑試配的首要任務(wù)及衡量研制方案成功與否的標(biāo)志。砂漿的工作性能主要指砂漿的稠度及保水性。

4.1.1 砂漿的稠度

試驗(yàn)中砂漿的稠度在水泥用量和種類、砂子粗細(xì)以及攪拌時(shí)間相同的情況下。與用水量多少、外加劑的品種和質(zhì)量有關(guān)。由表1可以看出：

① 砂漿空白試驗(yàn)(編號(hào)1)沉入度為33mm，砂漿的工作性能差，不易鋪展、操作費(fèi)力，外加水量增加，泌水明顯。不能滿足施工要求；

②原產(chǎn)品配方未對(duì)堿性木質(zhì)磺酸鈣進(jìn)行改性。采用磺酸中和以碳酸鈉調(diào)整pH值。產(chǎn)品對(duì)砂漿的工作性能改善效果不明顯，在未減水情況下，泌水較明顯；減水率10.5%時(shí)其沉入度僅為35mm(見表1編號(hào)2)。使用效果和經(jīng)濟(jì)效益不明顯；

③ 由表1中可看出，加入試配的各種外加劑后，沉入度增加較為明顯，范圍在63mm～102mm 之間。沉入度增加可解決砂漿工作性能差、不易鋪展、操作費(fèi)力等困難，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、利于提高施工質(zhì)量；

④ 為達(dá)到摻入外加劑后，使砂漿的工作性能明顯改善的目的，選擇有效的途徑對(duì)木質(zhì)磺酸鈣進(jìn)行改性與活化以及對(duì)松香皂改性是本試驗(yàn)的關(guān)鍵所在。編號(hào)3、9、15、16為改性木質(zhì)磺酸鈣與松香皂、表面活性劑、保水劑復(fù)合的試驗(yàn)結(jié)果，減水率為10.5%～15.8%，沉入度提高到61mm～70mm；編號(hào)11、18、20、21為在其它條件不變的情況下，僅以改性松香皂取代松香皂的試驗(yàn)結(jié)果，減水率為14.0% ～ 22.8%。沉入度提高到71mm～92mm。試驗(yàn)表明，木鈣改性與松香皂改性同等重要；

⑤ 各試驗(yàn)試配方案均加入一定比例的表明活性劑，充分發(fā)揮表面活性劑的降低表面自由能、分散、潤濕、潤滑、起泡作用。編號(hào)5、6、7為各陰離子表面活性劑單獨(dú)使用時(shí)的試驗(yàn)情況，成本上升分別達(dá)68.1% 、112%和58.9%；編號(hào)12、15、18為其它條件相同情況下，兩種陰離子表面活性劑復(fù)配的試驗(yàn)情況.成本僅上升0.6%、2.1%和7.6%。因此，陰離子表面活性劑的復(fù)配對(duì)產(chǎn)品成本影響很大。

4.1.2 砂漿的保水性

保水性表面砂漿保持水分的能力。保水性不好的砂漿在使用中容易離析、泌水，特別在多孔輕質(zhì)墻體施工中水分更容易被吸收，影響砂漿的鋪砌、硬化及粘結(jié)。從表1中可發(fā)現(xiàn)，試配的各方案泌水與離析均較低，這是因?yàn)椋?SPAN lang=EN-US>

① 引氣型外加劑加入砂漿后引入了一定量的空氣降低了泌水與離析。

②CMC、MC、HEMC、HPMC等保水劑的加入。使砂漿的泌水性、保水性能得到明顯改善，并提高砂漿的粘附力提高砂漿的抗裂性。

表1中編號(hào)4、5、6、12、13、14、17、18、19、20、21等分層度均為較理想值。

4.2 砂漿的強(qiáng)度

4.2.1 引氣劑對(duì)強(qiáng)度的影響

理論上分析，砂漿的強(qiáng)度與水灰比關(guān)系甚微，只與水泥用量有關(guān)。試驗(yàn)中，試配的引氣劑加入后。與空白試驗(yàn)對(duì)比。大部分試配方案強(qiáng)度均有一定的下降。

實(shí)際上，水泥水化反應(yīng)所需的結(jié)合水只占水泥重量的23%左右。施工中為了獲得必要的流動(dòng)性，常需要較多的水(較大的水灰比)。當(dāng)砂漿硬化后，多余的水分就殘留在砂漿中形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，大大地減少了砂漿抵抗荷載的實(shí)際有效斷面，而且可能產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成砂漿強(qiáng)度下降。一般地，空氣含量增加1% ，強(qiáng)度下降5%左右。試驗(yàn)研究表明。由引氣劑造成的負(fù)面影響造成砂漿強(qiáng)度的降低可用降低用水量來抵消一部分。編號(hào)14試驗(yàn)即是在編號(hào)12的基礎(chǔ)上減水6.25%，檢測(cè)結(jié)果強(qiáng)度上升16.7%。

4.2.2 早強(qiáng)劑及消泡劑加入的效果

由于本試驗(yàn)試配的外加劑均為引氣型外加劑，需加入早強(qiáng)劑進(jìn)行增強(qiáng)；同時(shí)應(yīng)采用一定量的消泡劑進(jìn)行適當(dāng)消泡，在不影響砂漿和易性的前提下，提高砂漿的密實(shí)度。

① 表1中編號(hào)3、4、6、7、8、10等試驗(yàn)未加早強(qiáng)劑、消泡劑，砂漿平均強(qiáng)度為1.9MP，比空白試驗(yàn)強(qiáng)度下降約42.4% ；

② 表1中編號(hào)12、13、14、15、17等試驗(yàn)加消泡劑、未加早強(qiáng)劑，砂漿平均強(qiáng)度為2.6MP，比空白試驗(yàn)強(qiáng)度下降約21.2% ：

③ 表1中編號(hào)9、11、16、19、20、21等試驗(yàn)加早強(qiáng)劑、消泡劑，砂漿平均強(qiáng)度為3.78MP，比空白試驗(yàn)強(qiáng)度提高約14.65% 。

4.2.3 減水率

加入試配外加劑后，減水效果比較明顯，最大減水率為22.8%(表1中編號(hào)18)。

5 結(jié)論

5.1 將堿性木質(zhì)磺酸鈣改性活化、將松香皂化和改性。并與表面活性劑復(fù)合，可制備出成本低廉、優(yōu)質(zhì)高效的砂漿外加劑。與原配方相比，試配方案中編號(hào)20、21沉入度提高35mm～37mm，強(qiáng)度有一定的提高，保水性能佳，原材料成本下降91元/t～103元/t。

5.2 相對(duì)于機(jī)械攪拌方式，砂漿攪拌采用人工攪拌方式能夠較快地獲得砂漿外加劑的工作性能信息。并能較為準(zhǔn)確地確定砂漿攪拌所需的最短時(shí)間，利于確定所配置的外加劑的優(yōu)劣。

5.3 木鈣及松香皂改性內(nèi)在機(jī)理、外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性以及砂漿的耐久性試驗(yàn)等研究正在深入進(jìn)行中。

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