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聚羧酸系減水劑用于水泥基自流平砂漿相關(guān)問題的研究

2009-12-04 00:00

  摘要:聚羧酸系減水劑(Pc)作為—種新型高性能減水劑,用其配制水泥基自流平材料,可以充分發(fā)揮其低摻量、高減水率、良好的流動(dòng)度保持性、良好的增強(qiáng)效果和低收縮等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)對(duì)比摻加PC、萘系高效減水劑(PNS)和密胺系高效減水劑(PMS)自流下砂漿的流動(dòng)度、流動(dòng)度保持性、抗折和抗壓強(qiáng)度及收縮值,結(jié)果表明,摻加Pc的自流平砂漿其各項(xiàng)性能更優(yōu)。
    
  關(guān)鍵詞:聚羧酸系減水劑:水泥基自流平材料:流動(dòng)性;強(qiáng)度:收縮率 
  
  0  前  言
    
  自流平材料(Self-leveling materials,簡(jiǎn)稱SL)是20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)外逐步發(fā)展起來(lái)的新型地面材料,具有流動(dòng)性好、易于施工、流平速度快、省時(shí)、流平層厚度薄、地面平整度高、抗壓強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn),可有效解決傳統(tǒng)地面材料抹灰所造成的平整度差、起砂等現(xiàn)象,極大地滿足了新型建筑對(duì)基層的高要求[1],并適用于地面的修補(bǔ)和裝修等工程。目前,自流平材料已成為大型超市、商場(chǎng)、停車場(chǎng)、工廠車間、倉(cāng)庫(kù)等地面鋪筑的理想材料,也是現(xiàn)代建筑地面施工的一個(gè)發(fā)展方向,市場(chǎng)潛力很大。
    
  水泥基自流平材料的關(guān)鍵技術(shù),是在低水膠比條件下,具有優(yōu)異的流變性能;在大流動(dòng)性前提下具有良好的粘聚性,能防止泌水、離析[2]。因此,其主要技術(shù)路線之一,是添加高效減水劑以降低水膠比,提高流動(dòng)性,并添加合適的黏度調(diào)節(jié)劑,以保證適當(dāng)?shù)酿ざ认禂?shù),使拌合物既具有自密實(shí)、自流平性能,又具有抵抗離析所需的黏度。
    
  高效減水劑,如萘系高效減水劑(PNS)和密胺系高效減水劑(PMS)等,是用于自流平材料配制的最重要的外加劑,但它們?cè)诟纳粕皾{流動(dòng)性的同時(shí),也顯著加大了其收縮率[3]。另外,單純摻加這2種減水劑的砂漿需要復(fù)合緩凝組分以延緩其流動(dòng)性損失,而緩凝組分的添加反過(guò)來(lái)又延緩了砂漿凝結(jié)時(shí)間,這與自流平砂漿的早強(qiáng)要求相抵觸。
    
  而聚羧酸系減水劑(PC)是繼萘系、密胺系減水劑后發(fā)展起來(lái)的第3代減水劑,與前2代減水劑相比,它具有低摻量、高性能、減水率高、流動(dòng)性保持能力好、適應(yīng)性強(qiáng)、綠色無(wú)污染及性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[4-9]。因此,十分有必要針對(duì)水泥基自流平砂漿的性能要求,通過(guò)試驗(yàn)探討聚羧酸系減水劑在自流平砂漿中的應(yīng)用效果。
    
  本文通過(guò)對(duì)比摻加PC、PNS和PMS 3種不同減水劑的自流平砂漿的流動(dòng)度、流動(dòng)度保持性、強(qiáng)度和收縮率等性能,著重探討PC對(duì)自流平砂漿性能的改善效果,為今后PC用于高性能自流平砂漿的配制技術(shù)提供參考。

  1  試驗(yàn)

  1.1  原材料
    
  水泥:P•0 42.5,CA50-J9電熔型鋁酸鹽水泥;石膏:硬石膏,200目;減水劑:PERAMIN CONPAC 149S(屬PC):F10(屬PMS);SN-Ⅱ(屬PNS);纖維素:MHPC 500PF;乳膠粉:EV2000,主要成分為醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚物;早強(qiáng)劑:碳酸鋰:消泡劑:AGITAN㈡P803,粉狀;緩凝劑:200目酒石酸:粉煤灰:Ⅱ級(jí)F類灰;砂:石英砂:重鈣:200目重鈣石粉。

  1.2  試驗(yàn)方法
    
  自流平砂漿的流動(dòng)度、流動(dòng)度保持性、抗折和抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)參照J(rèn)C/T985—2005《地面用水泥基自流平砂漿》進(jìn)行;自流平砂漿的收縮試驗(yàn)參照J(rèn)C/T1004--2005《陶瓷墻地磚填縫劑》進(jìn)行。

  1.3  自流平砂漿試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)
    
  自流平砂漿中一般采用硅酸鹽水泥、高鋁水泥和石膏的三元復(fù)合膠凝體系。首先通過(guò)試驗(yàn)確定這3種膠凝材料的最佳復(fù)合比例為130:90:80(質(zhì)量比),再通過(guò)試驗(yàn)確定膠凝材料占總體粉料的30%(質(zhì)量百分比)。緩凝劑、早強(qiáng)劑、消泡劑、乳膠粉和纖維素等的摻量通過(guò)試驗(yàn)確定(見表1)。高效減水劑的摻量根據(jù)試驗(yàn)的具體要求而定。

  2  試驗(yàn)結(jié)果與討論

  2.1  減水劑品種、摻量對(duì)自流平砂漿的流動(dòng)度和流動(dòng)度保持性的影響
    
  此項(xiàng)試驗(yàn)中,在不同的摻量下分別以3種減水劑配制水泥基自流平砂漿,并測(cè)試其流動(dòng)度和流動(dòng)度保持性。因?yàn)?種減水劑的減水效果明顯不同,所以在做這3類試驗(yàn)時(shí),根據(jù)減水劑的類別分別固定砂漿加水量為占干粉料質(zhì)量的24%(PC)、26%(PMS)和28%(PNS)。3種減水劑對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響分別如圖1、圖2和圖3所示。

[Page]

  從圖1、圖2、圖3可見,3種不同的減水劑對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響均隨其摻量的增加而增大,而且均為達(dá)到一定摻量之后,再增加摻量,則對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響逐漸減小。同時(shí),達(dá)相同流動(dòng)度下,PC的摻量最小,而且30min后砂漿的流動(dòng)度損失最?。籔MS其次;PNS的摻量最大,其所配制砂漿的流動(dòng)度損失也最嚴(yán)重。從放置30min后的自流平砂漿狀態(tài)來(lái)看,摻加PNS的泌水現(xiàn)象最為嚴(yán)重,而且其流動(dòng)停止后的表面狀態(tài)最差,表現(xiàn)為不夠平整,且較不均勻。而摻加PC的自流平砂漿在其摻量達(dá)到0.04%時(shí),流動(dòng)性已非常優(yōu)異,表面無(wú)泌水現(xiàn)象發(fā)生,且流平后的表面狀態(tài)較好。

  2.2  減水劑對(duì)自流平砂漿強(qiáng)度的影響

  2.2.1  PC摻量對(duì)自流平砂漿強(qiáng)度的影響
    
  此項(xiàng)試驗(yàn)將所有試樣的流動(dòng)度均調(diào)節(jié)在(135±3)mm。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。
    
  從圖4可見,隨PC摻量增加,自流平砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度均有較大幅度的提高,但當(dāng)PC摻量超過(guò)0.08%時(shí),砂漿強(qiáng)度提高幅度減小。

  2.2.2  減水劑種類對(duì)自流平砂漿強(qiáng)度的影響
    
  試驗(yàn)分別采用3種減水劑配制自流平砂漿,初始流動(dòng)度均控制在(135±3)mm。砂漿的流動(dòng)度保持性和1d抗壓、抗折強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表2。
    
  從表2可見,在使砂漿保持相同初始流動(dòng)度和達(dá)到較理想的流動(dòng)度保持性的前提下,PC摻量很低且不需任何緩凝組分;PMS摻量較大且需一定量的緩凝組分;而PN$的摻量最大,且所需緩凝組分摻量也最大,相應(yīng)地,摻PC所配制的自流平砂漿1d強(qiáng)度最高,摻PMS所配制的自流平砂漿1d強(qiáng)度次之,而摻PNS的砂漿由于緩凝嚴(yán)重,1d尚未建立強(qiáng)度,無(wú)法滿足自流平砂漿早強(qiáng)的要求。

  2.3  減水劑種類對(duì)自流平砂漿收縮率的影響
    
  參考JC/T1004--2005《陶瓷墻地磚填縫劑》中填縫劑收縮率的測(cè)試方法,測(cè)試固定流動(dòng)度為(135±5)mm時(shí),分別用PC、PMS和PNS 3種減水劑配制的自流平砂漿,測(cè)試其收縮率,結(jié)果分別如圖5、圖6和圖7所示。
    
  從圖5、圖6、圖7可見,PC的摻入有利于減小自流平砂漿的收縮,且在摻量低于0.08%時(shí),隨著PC摻量增加,砂漿收縮值直線下降;摻PMS和PNS配制的自流平砂漿不僅收縮值比摻PC者大,而且隨著它們摻量的增加,砂漿收縮值也隨之增加,更說(shuō)p丌這2種傳統(tǒng)減水劑在改善自流平砂漿流動(dòng)性的同時(shí)增大了砂漿硬化后的收縮,開裂的可能性很大。

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  當(dāng)前,自流平砂漿的技術(shù)難題主要集中在流動(dòng)度保持性較差、早強(qiáng)低、收縮大和開裂嚴(yán)重等4個(gè)方面。經(jīng)PC與PMS、PNS在自流平砂漿中應(yīng)用效果的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)摻PC的砂漿在流動(dòng)度保持性、早強(qiáng)和減小收縮方面,具有較其它2種減水劑無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)越性,因而可以認(rèn)為,PC在自流平砂漿中具有非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

  3  結(jié)  論
    
  (1)PC相對(duì)PMS和PNS,可以在較小摻量的情況下就達(dá)到較高的塑化效果,并且可使自流平砂漿具有較好的流動(dòng)度保持性,而PMS和PNS需要在較高的摻量下才可達(dá)到較好的塑化效果,且必須復(fù)合摻加緩凝劑來(lái)獲得較好的流動(dòng)度保持性,
    
  (2)PC在較低摻量情況下即可提高自流平砂漿的早期抗折和抗壓強(qiáng)度,而PMS和PNS因必須復(fù)合緩凝劑來(lái)保證砂漿的流動(dòng)度保持性,從而大幅影響了自流平砂漿的早期強(qiáng)度,尤其PN5試樣,因緩凝劑摻量過(guò)大而導(dǎo)致自流平砂漿無(wú)法建立1d強(qiáng)度。
    
  (3)摻PMS和PNS配制的自流平砂漿不僅收縮值比摻PC者大,而且隨著它們摻量的增加,砂漿收縮值也隨之增加。相反,摻PC的自流平砂漿隨著摻量增加,收縮值減小,表現(xiàn)出降低收縮、減小開裂危害的良好特性。
    
  (4)PC相對(duì)于PMS和PNS有著摻量小、塑化效果好、控制流動(dòng)度損失、增強(qiáng)效果好、減小收縮等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),有助于在解決自流平砂漿配制技術(shù)難題的同時(shí),減少自流平砂漿組成材料品種,降低生產(chǎn)成本,具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

 
原作者: 伍艷峰 孫振平   

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