高效建筑砂浆外加剂的性能研究

l.前言 　　 当前，我国建筑工程中60％以上的建筑物仍沿用砖、砌块等墙体材料。砌筑、抹灰施工中使用的建筑砂浆都为水泥砂浆或混合砂浆。所谓混合砂浆就是在水泥砂浆中掺加一定量的石灰膏或石灰粉，以改善其和易性，使之容易施工操作。但由于石灰质量不稳定，导致所配制的砂浆强度低、粘结性差，影响砌体工程质量，而且由于石灰粉掺加时粉尘大，施工现场劳动条件差，环境污染严重，不利于文明施工。因此，如何提高和稳定建筑砂浆的质量，改善施工操作条件等是建筑施工中亟待研究解决的现实问题。国外建材市场采用干拌料商品供应砌筑、抹灰用砂浆材料，使用较方便，性能较稳定，但成本很高。国内自70年代末开始，一些地方采用微沫剂来改善砂浆的和易性，即在水泥砂浆中掺入松香皂来代替部分或全部石灰。实践证明，砂浆中掺入微沫剂后，能改善和易性，而对其强度有一定影响，加量过多将明显降低砂浆的强度和粘结性，故目前已很少使用，有的地区已明文规定禁止使用。 　　 SG系列高效建筑砂浆外加剂(以下简称SG系列外加剂)是一种新型的水泥砂浆拌合物添加剂，它完全不同于微沫剂，它的掺入不仅能显著改善建筑砂浆的和易性和保水性，而且能明显提高水泥砂浆的各项性能指标。 2.配制 　　 SG系列外加剂是根据水泥拌合物的水化机理，选用多种无机材料、有机高聚物、表面活性剂、偶联添加剂等专用材料配制而成的。为了满足不同施工要求，SG系列外加剂分为SG-1型(砌筑用)及SG-2型(粉刷抹灰用)2种。 3.性能 　　 对掺SG系列外加剂配制的建筑砂浆性能作了较系统的实验室研究，并与末掺外加剂的水泥砂浆及混合砂浆的性能作了对比。 试验采用杭州双流水泥厂生产的425#散装普通硅酸盐水泥；砂的细度模数为1.81的建筑用细砂或标准砂；SG-1型外加剂掺量为水泥用量的0.2%；SG-2型外加剂掺量为水泥用量的0.4%～0.6%。试验方法按JGJ70-90要求进行。 　　3.1.SG系列外加剂对砂浆用水量、稠度及凝结时间的影晌 　　由此可见，掺加SG系列外加剂后，砂浆的用水量明显下降，在稠度相近时，其用水量可减少10％以上，有的可达20％～30％，甚至更多。此测定结果显示，在水泥砂浆中掺入SG系列外加剂后，其初凝及终凝时间略有延缓，但总体影响不大，略有延缓对施工操作是有利的。 　　3.2.砂桨分层度对比试验 　　此测试结果显示，掺SG系列外加剂的砂浆分层度完全符合砂浆技术要求的规定不大于3cm，明显低于基准砂浆的分层度，甚至比混合砂浆还低，其中SG-2型效果更好，这说明掺SG系列外加剂后，砂浆的保水性能得到很大改善，砂浆的施工性能十分优良。 　　3.3.掺SG系列外加剂砂浆的体积变化 　　由此所示，掺SG系列外加剂后，砂浆的表观密度减小，这是因为SG系列外加剂具有表面活性作用，通过搅拌产生引气作用，使砂浆含气量适量增加，和易性提高。与基准砂浆相比，在相同质量比时体积增加，在不影响砂浆强度的情况下，适当调整砂灰比例后，其砂浆体积比仍可达到或超过混合砂浆。掺加SG系列外加剂后，砂浆的和易性明显改善，用水量相应减少，搅拌后产生的适量微气泡使拌和物骨料颗粒间的接触点大大减少，降低了颗粒间的摩擦力，砂浆表观松软，粘性好，操作方便，在现场施工中获得好评。 3.4.SG系列外加剂对砂桨强度的影响 　　3.4.1.对抗压强度的影响 　　砂浆的抗压强度是性能检验的主要依据，我们对掺有SG-1系列外加剂砂浆及基准砂浆的试块作了一系列抗压强度对比试验。由此可见，砂浆中SG-1型外加剂的掺入，当控制砂浆稠度基本一致时，砂浆抗压强度随着外加剂掺量增加而呈增加趋势，直至掺量为水泥用量的0.3%时达最高值，随后略有下降，但在掺量为0.5%时仍比基准砂浆的强度高。其中掺量在0.2%～0.3%效果较显著，因此掺量为0.2%较合适，这样在施工中即使掺量略有波动，也不会造成砂浆强度的下降。影响砂浆抗压强度的因素比较多，其中砂的细度对砂浆抗压强度影响较大，选用中砂砂浆的抗压强度有明显提高。 对不同砂灰比的砂浆抗压强度也作了试验。由此可见，随着用砂量的增加，掺SG-1型外加剂的砂浆抗压强度逐渐下降。我们对掺外加剂砂浆的抗压强度与混合砂浆的抗压强度也作了比较，由此可见，在相同砂灰比时，掺外加剂砂浆的抗压强度比混合砂浆有较大提高。 　　3.4.2.对抗剪强度的影响 　　 砌筑砂浆的粘接性能好坏比其抗压强度更为重要，因此砂浆的抗剪强度更能反映砌筑特性的要求。水泥砂浆中掺加SG系列外加剂后，抗剪强度大大高于同配比的基准砂浆及混合砂浆，可提高l～2倍。从试验结果看，用掺SG系列外加剂砂浆粘结的红缸砖试件的抗剪强度比基准砂浆的抗剪强度高3～4倍。在砂浆砖砌体抗剪强度试验中发现：掺SG系列外加剂砂浆与砖表面的粘结很牢固，试件在试验中均破坏在砂浆层内，而基准砂浆试件的破坏均发生在砂浆面与砖表面之间；混合砂浆试件破坏时，砂浆呈粉碎性破坏，而砖面上基本没有粘上砂浆。 　　3.4.3.对砂浆的后期抗压强度的影响 　　在砂浆中掺加SG—l型外加剂后，其后期抗压强度有进一步增加。从这点看，SG系列外加剂完全不同于砂浆微沫剂。SG系列外加剂的掺入不仅改善了砂浆的和易性，使施工易于操作，而且能激发水泥颗粒的水化，提高水泥砂浆的强度及砖砌体之间的粘结性。 4.应用 　　 SG系列外加剂呈均匀细粉状，易溶于水，运输及使用十分方便，并已在多项建筑工程上进行试用，效果较理想。例如浙江中天集团承建的杭州市公安局工地，建筑面积3万多m2，原设计采用混合砂浆作砌筑砂浆，后因石灰质量不好，改用掺加SG-1型外加剂水泥砂浆，完全不用石灰，质量配比为水泥:砂:SG-l＝1:7:(0.002～0.003)，砂浆不泌水，粘结性好，强度高；抹灰采水泥:砂:SG-2＝1:5:0.004，拌制的砂浆和易性好，放置2h也不泌水，易施工，不起壳，强度高，减轻了劳动强度，改善了施工条件，降低了施工成本，受到欢迎。又如由余杭二建公司承建的浙江省教委电化中心勾庄工地，建筑面积2050m2，刚开始时，采用混合砂浆，也因石灰质量差，砂浆强度很低，后改用掺加SG-1型外加剂砂浆作砌筑，配合比为水泥:砂:SG-1＝1:9:0.002，砂浆强度超过设计M 5.0的要求，内外墙粉刷抹灰采用配合比水泥:砂:SG-2＝1:(4～6):0.006，墙面粉刷施工已完成，经检查，粉刷层不起壳，不开裂，粘结性很好，顶棚粉刷后，下大雨也未发生渗水现象，该工程节约不少水泥和石灰，经济效益不错。 5.结论 　　 (1)SG系列外加剂能明显改善建筑砂浆拌合物的和易性和保水性，使砂浆松软，不分层，不泌水，便于施工操作；明显提高砂浆的抗压强度，R28可提高10%～30%，随着龄期的增长，砂浆的抗压强度继续增高；同样，它对砂浆的抗剪强度及砂浆砖砌体抗剪强度均有较大提高，可达l～2倍。(2)由于掺SG系列外加剂砂浆强度有提高，故现场施工中可适量增大砂灰比，一般可减少水泥用量15％～30％，从而降低了施工成本。一般情况，每立方砌筑砂浆可节约费用20～50元。(3)SG系列外加剂使用方便，掺量少，可取代混合砂浆中的石灰，使施工现场减少了环境污染，降低了施工人员的劳动强度。它的研制成功和开发应用具有较显著的社会效益和经济效益。