（化学工艺专业论文）环保型干粉砂浆的研制.pdf

环保型砂蒙粉的研制覆保水增稠材率l 的研究 环保型干粉砂浆的研制 摘要 由于传统砂浆存在着品种单一、性能不良的缺点，已经越来越不能适应 实际工程的需要，因此，应加快建筑砂浆的专业化进程，大力发展商品砂 浆就显得尤为重要。其中，干粉砂浆以其优良的质量品质、便捷的施工方 法和多功能的效果等优势已在欧、美、日等国家迅速发展和广泛应用。目 前干粉砂浆技术在我国尚处于起步阶段，主要开发了以粉煤灰为掺合料的 干粉砂浆。 本文以常用的d m 5 0 砂浆为主要研究对象，研究了掺有保水增稠材料 的粉煤灰环保干粉砂浆和复合环保干粉砂浆。该保水增稠材料由k 1 2 、a e s ， m d a 为主要成分复配而成的复合型保水增稠材料，通过正交试验，分析材 料中各种成分对砂浆稠度、分层度、强度的影响，找出保水增稠材料的最 佳配方与掺量，同时把粉煤灰环保干粉砂浆和复合环保干粉砂浆与传统砂 浆进行了对比，并探讨了保水增稠材料的作用机理。研究表明：掺加保水 增稠材料的粉煤灰环保干粉砂浆和复合环保干粉砂浆有效的改善了砂浆的 工作性能，提高了砂浆的强度；粉煤灰环保干粉砂浆和复合环保千粉砂浆 在一定条件下能够配制出m 2 5 m l o 的砂浆。 关键词：保水增稠材料，干粉砂浆，粉煤灰，稠度，抗压强度 二竺苎苎竺竺兰竺苎竺查一 竺堡竺! 苎竺竺型兰! 查兰苎! ! 竺! ! 墨 t h e s t u d ya n dm a n u f a c t u r eo fg r e e nm o n a r a b s t r a c t f o rt h et r a d i t i o n a lm o r t a rh a st h e s h o r t a g eo fs i n g l ec a t e g o r ya n db a d c a p a b j 】i 移，i tc a nn o tm e e tt h er e q u i r e m e n to ft h ee n g i n e e r i n g 。t h e r e 岛r e ，i t b e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n tt h a tw es h o u l da c c e l e r a t et h e 伽) 角s s i o n a l p r o c e 8 s0 fc o n s t m c t i o nm o r t a ra n d d e v e l o pc o m m e r c i a lm o r t a rg r e a t l y 。 e s p e 。i “l y ，d r ym o r t a rh a sb e e nd e v e l o p i n gq u i c k l ya n d e x t e n s i v e l ya p p l i e di n e u r o p e ，a m e r i c aa n dj a p a nf o ri t s h i g hq u a l i t y ，t e c h n i q u eo f p r o m p t c o n s t r u c t i o na n dm u l t i f u n c t i o n 。a tp r e s e n t ，t h e s t u d yo f d r ym o r t a rt h a tu s e sm e f l ya s ha sm i xm a t e r i a li so n l yi nd e v e l o p i n gp e r i o d 。 t h eg r e e nd 巧m o r t a rw i t hf l ya s ha n dc o m p o s i t eg r e e nd 呵m o r t a rw a s s t u d i e di nt h i st h e s i s ，w h i c hw a sm i x e dw i t hw a t e r - r e t e n t i o n a n dp l a s t i cm a t e r i a l t h a tw a sm a d e u po f k l 2 、a e s 、m d a a1 1 1 ed m 5 0m o r t a rw a st h em a i ns u d v 8 u b j e c to ft h es t u d y d i f f e r e n ti n f l u e n t i a lf a c t o rt o t h em o r t a rm i c k n e s s d e l a m i n a t i o n ，a n d c o m p r e s s i v es t r e n g t hw a s a n a l y s e sb yo r t h o g o n a l e x p 嘶m e n t 。t h eb e s tp r e s c r i p t i o na n dm i xr a t ef o rw a t e r - r e t e n t i 如a n dp l a s t i c m a t e r i a lw a sf o u n do u t 。a tt h es a m et i m e ，t h i st h e s i sc o m p a r e d t h eg r e e nd 哆 m o r t a rw i t hn ya s ha n d c o m p o s i t eg r e e nd r ym o r t a rw i t ht r a d i t i o n a lm o n a r ，觚d d i s c u s s e ot h ea c t i o np r o c e s so f w a t e r - r e t e n t i o na n dp l a s t i cm a t e r i a l 。t h e 咖d v 8 h o w e dt h a tt h eg r e e nd r ym o r t a rw i t hf l ya s ha n d c o m p o s i t eg r e e nd r ym o r t a r i i 广西大掌硕士掌位论文环保型砂装耪的研制反保水增疆材料的研究 h a dn o to n l yi m p r o v e dt h e c a p a b i l i t yo fa p p l i c a t i o ne f f e c t i v e l y ，b u ta l s o p r o m o t e dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t ho fm o r t a r 。b o t hg r e e nd r ym o r t a rw i t hf l y a s ha n dc o m p o s i t eg r e e nd r ym o r t a rc a r lm a k ei n t om 2 5 一m 10m o r t a r 。 k e yw o r d ：w a t e r - r e t e n t i o na n dp l a s t i cm a t e r i a l ，d r ym o r t a r ，f l ya s h ， t h i c k n e s s ，c o m p r e s s i v es t r e n g t h i i i 广西大掌硕士学位论文 环保型砂浆耪的研制及保水增稠材料的研究 第一章前言 1 1 传统砂浆概述 砂浆在建筑中具有重要的位置，是各类工程砌体和装饰的主要组成部份，在工程中 起着把单块体胶结在一起使之成为整体，增强其稳定性以提高结构强度的作用“1 。 砂浆是细骨料混凝土的重要种类，是建筑行业中一种基本的建筑材料，在建筑工程 中的应用十分广泛，起着粘结、装饰、防护、衬垫等多种关键性的作用。但是砂浆在我 国的应用中存在着不少问题，建筑砂浆的专业化进程比较缓慢，到2 0 世纪5 0 年代，砂 浆仍主要是采用现场混合配制的方式。随着建筑业的发展，对建筑物理方面和建筑合理 性方面提出了更高的要求，特别是新型墙体材料的兴起和利用，对砂浆的要求越来越高， 传统砂浆品种单一和性能低下的缺点已经暴露无疑，已经不能够满足实际应用的需要。 传统的砂浆生产方式是施工时现场拌制，由于人员素质、设备工具、计量手段、气候条 件、材料来源等多种因素的不确定性，常出现配比随意、拌和不匀、计量不准等问题， 难以保证砂浆的质量，由砂浆质量引发的墙体开裂、起壳、渗漏、掉灰等质量缺陷屡见 不鲜，因此传统砂浆制作工艺急需改进”“1 。 传统砂浆同混凝土一样是脆性材料，存在着拉压比低，干缩变形大，抗渗性，抗裂 性，耐腐蚀性差等缺点。近年来，随着混凝土砌块和各类墙板的大量应用，以及对外墙 抗裂、抗渗要求的提高，对砂浆性能特别是粘结强度和抗裂性能均提出了更高的要求， 传统砂浆的脆性过大，粘结力不足的缺点就不能够满足实际工程的要求。这主要体现在 以下几方面： 现在先进的建筑技术采用了众多振动或变形稳定性并非很好的基材，例如木材 或薄水泥板等，其基材自身会发生运动，由此而产生的应力只能由具备充分的韧性的砂 浆加以吸纳。装修时常要求在光滑的基材如p v c 或瓷砖上进行粘合，传统砂浆根本 不能与这些基材形成牢固的粘合。将瓷砖铺贴到新浇混凝土上之前，由于混凝土在 收缩的同时又会使粘合产生应力，所以必须保持一定的静置时间。砂浆的韧性越高，其 吸收的应力也越多，新浇混凝土可越早粘贴瓷砖。瓷砖与水泥的粘合以水泥凝胶体 渗入瓷砖背面孔隙为基础。先进的瓷砖制造技术使瓷砖背面孔隙明显减水，粘合性能显 著减弱，若采用传统砂浆则不能够形成牢固的粘结。 我国的建筑砂浆多年来一直是现场人工配制的，目前仍然是以这种制作方式为主。 广西，津硕士掌位论文环保型砂浆耪的研制及保水增捆材率- 的研究 相比较于商品混凝土的广泛应用，商品砂浆显得十分落后。随着建筑工程质量更高的要 求，改革传统的砂浆制作方式日益感到急迫。传统的砂浆制作方式不能适应我国建筑业 的发展需要，这主要表现在以下几个方面： 1 、计量的准确度不够。现场配制砂浆由于受到计量设备的限制和各种人为因素的 影响，对原材料的计量不够准确。现场施工单位经常采用体积比来代替质量比，甚至还 有用斗车计量这种极不规范的计量单位进行计量，最终配制出的砂浆与设计的砂浆相差 较大，根本不能保证质量。 2 、细骨料粒径不能实现合理级配。针对不同用途的砂浆采用的骨料级配也是有所 不同的，一般情况下，砌筑砂浆要求骨料的粒径为o 3 m m ，表面抹灰为0 1 2 m m ，瓷 砖粘接砂浆为o 0 6 m m ，勾缝剂和表面装饰砂浆为o o 3 m m 。在满足这些要求的情 况下，还要对骨料进行筛分以实现合理的颗粒级配。这些都只能在工业化生产时才能实 现，现场难以完成如此细致的筛分配料工作。 3 、外加剂难以应用。外加剂对改善砂浆的性能是很有效的措施，其具有掺量小， 作用明显，价格比较昂贵的特点。外加剂较小的掺量和昂贵的价格要求进行比较精确的 计量，而现场往往难以做到这一点。另外，外加剂的合理选择以及多种外加剂的复合使 用时的配方问题，现场的施工人员往往缺乏这方面的能力。 4 、施工效率低，物料浪费大，污染较严重。现场配制砂浆需要较大面积的细骨料 堆场、石灰膏沉淀池、水泥库等，既占用了施工场地，又不利于文明施工。现场配制出 的砂浆性能低下，不能起到简化操作程序，提高效率的作用。 5 、砂浆的品种有限。现场配制的砂浆往往只能采用最基本的几种原材料，配制出 有限的砂浆产品。但是现代建筑业对砂浆的品种有细化的趋势，即使是同种用途的砂浆 也应当根据使用场合、部位的不同、施工基层的材质不同而有所变化。从品种数量上看， 传统现场配制的砂浆显然不能满足需要。1 。 要克服传统砂浆的劣势，就必须加快砂浆的商品化进程蜘。商品砂浆是砂浆商品化 进程的产品，是一种在工厂将所有原料按配比混合好的作为商品出售的砂浆，主要分为 预拌砂浆和干粉砂浆”。预拌砂浆是按合理的配合比在工厂里拌和而成，然后通过专 用搅拌车运到建筑工地直接使用，其生产类似于商品混凝土：干粉砂浆是经烘干筛分处 理的细集料与无机胶结料、保水增稠材料、矿物掺合料和添加剂按一定比例混合两成的 种颗粒状或粉状混合物。它可以由专用罐车运输至工地加水拌和使用，也可以采用包 装形式运到工地拆包后加水拌和使用嘲。千粉砂浆分为袋装和散装，散装干粉砂浆采用 2 环保型砂蒙辑的研制反保水增稠材率“均研究 罐装车运输至工地加水即可使用。预拌砂浆的工作原理同商品混凝土的工作原理是类似 的，现今的商品混凝土搅拌站即可同对进行预拌砂浆的生产，但是由于商品混凝土搅拌 站具有一定的辐射半径，超过商品混凝土搅拌站的可运送半径的地区，就给预拌砂浆的 应用带来困难，而预拌砂浆通过混凝土搅拌车运送到工地的过程中很可能受到交通堵塞 的影响，从而影响到预拌砂浆的性能。而干粉砂浆由于是采用的袋装产品，不会受到地 域的限制，具有更广泛的使用空间“”“1 。 水泥基干粉砂浆是以水泥为粘结剂，加入保水增稠材料与粉煤灰、城市固体废弃物 等的一种干粉料，可以直接运往工地加砂加水搅拌成为砂浆。本论文是研究水泥基环保 型干粉砂浆，这种砂浆属于干粉砂浆范畴，因此下面主要介绍干粉砂浆。 1 2 干拌砂浆国内外现状 干混( 粉) 砂浆又称干粉料、干混料，英文为d r ym i x 。干粉砂浆是将干粉状的建筑 骨料、粘结料与添加剂等均匀混合，用袋装或散装的形式运到建筑工地，加水后就可直 接使用的砂浆类建材。人类用砂浆砌筑已有上千年的历史了。直到上世纪末，砂浆的主 要粘结料一直是熟石灰。水泥出现后在砂浆中得到普遍应用，大大提高了砂浆的强度、 凝固速度和可靠性。目前水泥已是各种砂浆类建材的主要粘结材料。混凝土在建筑中的 广泛应用，使人们开始设法提高混凝土的生产效率与质量。如今，商品混凝土已发展成 主要建筑材料之一。本世纪5 0 年代末，欧洲出现了干粉状的预制砂浆。与预制混凝土 一样，这种预制产品以其优良的质量、便捷的施工逐渐被广泛采用，并成为世界建材行 业中发展最快的新产品。国外干混砂浆生产厂的主要产品有：墙面砂浆，如内外墙的表 涂、底涂、彩色砂浆等。墙地砖安装材料，如瓷砖粘结剂、填缝剂等。地坪砂浆，如底 层、表层，自流平等。砌筑砂浆，如砖砌砂浆、修补砂浆等。相对于传统工艺中现场配 制的砂浆，干粉预制砂浆有许多明显的优势。首先是产品质量高，不同用途的砂浆如砌 筑砂浆、墙面砂浆、地坪砂浆等，对材料的抗收缩、抗龟裂、保温、防潮等特性的要求 不同，施工要求的合宜性、保水性、凝固时间等也不同。这些性能是需要按科学的配方 严格配制才能实现的。在建筑工地配置砂浆，既无法备齐各类砂浆要求的所有原料。现 场的配置设备也无法保证严格按配方要求准确称量配制，因而导致砂浆的质量差异很 大。现场人工配制砂浆无法保证高品质建筑对砂浆质量的要求，而在专业厂中大规模自 动化生产出的预制砂浆，产品质量可靠且稳定，采用聚合物添加剂还可生产出具有特殊 性能的砂浆。其次是生产效率高。采用自动化生产设备预制砂浆，使得制造砂浆的效率 广西大掌硕士学位 x 环保型砂蒙耪的研制a 保水增稠材 ￥的研究 大大提高。国外干粉砂浆生产厂年产量一般都在1 5 万3 0 万t 左右，产品品种丰富。 施工单位使用预制干粉砂浆，不仅将大大加快施工速度，而且便于自动施工机具的推广 使用。第三是对环境污染小，便于文明施工。大规模集中生产干粉砂浆，不仅原料损耗 低、浪费少，而且部分产品如地坪砂浆等，可用粉煤灰替代部分原料。干粉砂浆采用定 量包装，便于运输与存放。施工单位可以根据需要定量采购，既节约成本又方便麓工管 理。建筑工地没有了各种堆积如山的原料，减少对周围环境的影响。尤其在大中城市， 拥挤的交通、狭窄的施工现场，预制干粉砂浆可以解决许多问题m “”“”。 干粉砂浆在欧洲应用很普遍。德国、奥地利、芬兰等国家早己采用干粉砂浆作为主 要的砂浆建材。经过几十年的发展，现在欧盟国家几乎不再使用现场配制搅拌的砂浆， 干粉砂浆的种类也已经涵盖所有的应用领域，包括砌筑砂浆、粉刷砂浆、粘结砂浆、地 坪砂浆和某些特殊功能的砂浆，如修补砂浆、防水砂浆等l 4 1 5 。 干粉砂浆在东南亚发展也很快。新加坡从1 9 8 4 年建第一个干混料生产厂，迄今产 量超过3 0 t h 的已有5 家。马来西亚1 9 8 7 年也投产了一条干混料生产线生产墙面砂浆。 目前韩国、日本、泰国、中国台湾等许多亚洲国家和地区，都有大规模专业干粉砂浆生 产厂。目前，国外的研究主要集中在新产品、微量成分的作用机理、生产及施工机械研 究和降低成本上。国内于粉砂浆的生产才刚刚起步，还未能规模化生产和普遍应用，只 有一些试点工程，对砂浆的性能还缺乏深入系统的研究。1 。 在我国，台湾已有专业的干粉砂浆生产厂，香港不久将要投人一条干粉生产线， 香港一座年产1 5 万t 的干粉砂浆生产厂己于1 9 9 9 年4 月投产，目前主要生产墙面砂浆 及瓷砖粘结剂。上海市处于刚刚起步阶段，其它地区还没有大规模的专业商品干粉砂浆 生产厂。目前，上海已颁布执行了预拌砂浆生产和应用技术规程、干粉砂浆生产和 应用技术规程，并正式推广应用。从2 0 0 1 年起，上海市建委已在环线内新开工工地中 率先推行使用这一新技术，并在几年后在全市推行。从1 9 9 9 年1 2 月起，商品砂浆己在 上海市市委党校改扩建工程及五洲大厦、徐苑小区一期工程等建筑工程中应用，供应的 主要品种为舾预拌砌筑砂浆和m 1 5 预拌抹灰砂浆”7 ”。 建筑砂浆工业化生产目前在我国尚处于起步阶段，全国各地都已有实践探索的经 验。北方城市大多数采用的是预拌湿砂浆技术路线，在砂浆配合比技术和施工组织配合 方面尚存在一系列问题，目前只是小范围尝试。上海市采用的预拌湿砂浆为主，于粉砂 浆为辅，并且拟采用强制措施；规定在市区环线内不得运人砂子，以期全面推广工业化 建筑砂浆。但是，由于在推广应用的技术配套措施方面的种种原因，以及预拌干、湿砂 4 g - 西大掌硕士掌位论文 环保型砂蒙耪的研制反保水爿舶于料的研究 浆的经济成本偏高( 砂的烘干和砂浆的包装出厂成本较高) 等方面原因，目前上海市工业 化建筑砂浆还只是在小范围应用。尽管各地在探索推广建筑砂浆工业化生产方面面临着 种种问题，但是这一发展势头依然有增无减。而且从环保节能的角度出发，商品砂浆的 发展在于掺和料的发展，随着国家对环保和掺和料发展的逐步重视，掺增稠剂的商品砂 浆一定会有广阔的发展前景“”。 国内的许多建材科研院所，近年来对于粉预制砂浆作了许多研究工作，如防水砂浆、 保温砂浆、修补砂浆等，但目前多数还停留在科研水平，即使形成产品，生产能力也仅 为年产几百到上千吨。干粉瓷砖粘结剂在国内的发展很快，个别生产厂的年产量也有数 万吨，但绝大多数生产设备十分简陋，很难保证产品质量的稳定。可以说目前在国内还 没有大规模的专业干粉砂浆生产厂。这主要是因为预制砂浆目前在国内还没有形成市 场。一方面人们全面认识预制砂浆有一个过程；另一方面干粉预制砂浆的成本高于现场 配制的砂浆，市场接受起来也有困难。这就需要得到政府部门的支持，制订行业定额， 并出台耨的产品标准、施工标准，鼓励使用干粉预制砂浆，如同当初推广商品混凝土一 样。日前国家建材局1 9 9 9 年新型建材及制品发展导向目录中，已将聚合物干粉砂 浆列为重点发展的新型墙体材料。相信干粉砂浆会很快在我国发展起来，并形成巨大的 市场“”1 。 1 3 干粉砂浆的材料组成 ( 1 ) 无机胶结材料 无机胶结材料是指本身具有永硬活性并对混凝土强度有贡献的材料，包括水泥、消 石灰粉等。水泥是最主要的无机胶结材料，也是干粉砂浆的重要组成部分，其性能直接 影响到砂浆的流变性、硬化性、强度、干缩率等。传统砂浆常采用加石灰膏的办法来改 善砂浆的保水性、和易性等性能，在干粉砂浆中，加入消石灰粉也是为了达到同样的目 的。但消石灰粉对砂浆最终的抗渗性和干缩性存在一定的负面影响。 ( 2 ) 细集料 建筑砂浆一般采用细度模数在2 3 3 0 之间的中砂进行配料。集料的级配和细度 模数会影响砂浆的塑性及其硬化体的力学性能，集料颗粒的形状也会影响砂浆的工作 性。颗粒越接近球状，砂浆越容易操作。这是由于球形颗粒具有“滚珠”作用，而多角 形颗粒会形成较多的机械啮合，使内摩擦增大。由于球形颗粒的表面积与体积之比较小， 包裹颗粒所需的水泥浆较少，因而能剩余较多的水泥浆增进砂浆的工作性。同理，圆滑 5 广西大聋蕊士掌位论文环保型砂蒙粉的研，阿及保水增捆材料的研究 表面的颗粒比粗糙颗粒的和易性要好。 ( 3 ) 矿物掺和料 干粉砂浆质量既依赖于化学添加剂，又依赖于正确选择无机矿物掺和料。其配方组 成必须研究砂浆拌和物的凝固硬化过程。当前已广泛应用的矿物外加剂有粉煤灰、矿渣 微粒、石灰石粉、硅灰、珍珠岩等。矿物掺和料的某些重要性质必须详细研究，例如矿 物掺和料使化学添加剂过量消耗问题。矿物掺和料中对于破坏粘结剂性能的杂质应尽量 少。矿物掺和料的活性成分改变水泥的水化和硬化机理，会导致不能控制的收缩和膨胀。 我国正在制定矿物外加剂的国家标准。 目前最常用的矿物掺和剂就是粉煤灰、矿渣微粉和石灰石粉，他们都属于工业废科， 从化学成分来看他们都是含有很高的氧化钙的铝硅酸盐和碳酸盐，它们在水中有不同的 溶解性。由于粉煤灰本身的性质使掺加粉煤灰的砂浆具有早期强度低，后期强度持续增 长的特点，这是因为粉煤灰的活性被持续激发所致。此种砂浆的早期收缩较大，到2 8 天基本趋于稳定；随着粉煤灰掺量的增加，干粉砂浆的凝结时间延长，综合以上因素， 一般认为选择粉煤灰的用量在水泥的5 0 左右是合理的。我国石灰石资源很丰富，有效 地应用石灰石矿物外加剂，有着积极的社会效益。可以替代一部分水泥。掺石灰石粉的 砂浆随着其替代水泥量的减少，强度提高，砂浆的和易性变好，一般合理掺量为5 1 0 。 ( 4 ) 化学添加剂 化学添加剂从功能上可分为减水剂、调凝剂、引气剂、增塑剂等。减水剂能够在保 持砂浆工作性不变的情况下，显著地降低砂浆的水灰比，使硬化体的强度、抗渗性、耐 久性等性能得到改善。调凝剂是调节水泥凝结时间的外加剂，分为速凝剂和缓凝剂两种， 分别用以加速或延缓水泥矿物的水化。引气剂可在砂浆中引进定量的微细气泡，其主要 作用是减少砂浆的泌水和离析现象，改善其工作性，并对提高砂浆的耐久性有一定作用， 对水泥的凝结和硬化速度没有显著的影响。 可再分散乳胶粉 以往使用较多的是聚合物乳液，但是乳液改性的水泥砂浆一般为双组分或多组分砂 浆，无法满足干拌砂浆的要求。现在使用较广的是可再分散乳胶粉。可再分散乳胶粉基 本上已经成为于拌砂浆的必不可少的一个组分。可再分散乳胶粉是细分散的有机聚合 物，是水溶性的，是聚合物乳液经过喷雾干燥过程( 以及选用适当的添加剂) 形成的， 它遇水可以再分散形成乳液，对无机和有机材料都具有较好的粘结性“。在于拌砂浆加 环研 型砂蒙粉的研制a 保水增稠材 的研究 水搅拌时，聚合物颗粒自行分散，并不会同水泥粘聚，可再分散乳胶粉颗粒之间存在着 润滑效应，使砂浆组分能够单独流动；另一方面可再分散乳胶粉加入后，有一定的引气 作用，气泡在拌合过程中起着微珠的作用，因此可以改善砂浆的施工和易性。 可再分散乳胶粉能改善砂浆的以上性能的原理就是：可再分散乳胶粉加入到砂浆中 遇水再分散形成乳液，在砂浆凝结硬化过程中乳液可再一次脱水，在砂浆颗粒表面形成 聚合物膜结构可填充细骨料和胶凝材料界面上的缺陷。使应力集中降低，并在外力作用 会产生松弛而不破坏。另外，砂浆在水泥水化后形成了刚性骨架，而可再分散乳胶粉形 成的膜结构可以提高刚性骨架的弹性和韧性“1 。 用于干拌砂浆的可再分散乳胶粉主要有以下几种：1 ) 苯乙烯一丁二烯共聚物；2 ) 苯 乙烯一丙烯酸共聚物；3 ) 醋酸乙烯酯共聚物：4 ) 聚丙烯酸酯均聚物；5 ) 醋酸苯乙烯共聚 物：6 ) 醋酸乙烯一乙烯的共聚物珏5 翻。 由于可再分散乳胶粉的加入会引入一定量的气泡，因此在实际应用中可以视引入气 泡量的大小同时加入微量的消泡剂。 保水增稠材料 干粉砂浆中采用的保水增稠材料需具有水溶性，一般为有机聚合物粉末。它在拌和 物中的可分散性好，对各类物质具有很好的胶黏性。有机聚合物能在砂浆颗粒表面形成 聚合物膜，这种聚合物膜的抗拉强度比普通砂浆大i o 倍以上，可使砂浆具有良好的秸 结性和可压缩性，不松散离析，减缓水分的渗入和蒸发，使砂浆比较容易操作，有利于 砂浆的薄层作业，并可使砂浆具有良好的抗裂、抗冻性能，避免收缩裂缝的产生。但保 水增稠材料会增加砂浆的气孔率，使砂浆密度降低、强度性能有所下降。 干拌砂浆中的保水增稠外加剂可以使砂浆性能得到改善：1 ) 增加和易性；2 ) 提高粘 结力；3 ) 砂浆保水性好，不易泌水和离析；4 ) 可以提高抗渗性和抗冻性；5 ) 提高砂浆的 抗裂性；6 ) 使砂浆更易进行薄层施工。保水增稠材料主要种类就是纤维素醚。可用于干 拌砂浆的纤维素醚有n a - 羧甲基纤维索、乙基纤维素、甲基纤维素、羟基纤维素乙醚、 羟丙基甲基纤维素、淀粉酯等。 为了提高干粉砂浆的综合性能，实际应用中常采用复合添加剂。国外的经验表明， 选择适宜的化学添加剂，不但可以提高砂浆的施工性能，而且还可以降低材料成本m “。 1 4 干粉砂浆的优势及其发展前景 干粉砂浆，包括普通水泥砂浆、聚合物水泥砂浆、特种功能砂浆和快速修补砂浆等。 7 环保型砂蒙释的研制反保水增拥材料的研究 其中普通水泥砂浆是由胶凝材料、骨料( 干砂) 、矿物掺和科( 主要为粉煤灰) 、外加剂等 材料组成；聚合物水泥砂浆是由特种水泥、石英砂、丙烯酸丁苯共聚物和添加剂组成： 特种功能砂浆是由特种水泥、砂子、添加剂及按功能要求配制的材料组成；快速修补砂 浆是由普通水泥、速凝剂、早强剂、粘结剂、砂子等材料组成。它们分别按不同要求、 不同级别、不同用途，经配料、计量、搅拌、混合，散装或包装成为产品。这些干粉砂 浆具有较强的技术优势。 ( i ) 绿色环保技术：该技术可以将大量粉煤灰进行再利用，减少废弃物对环境污染， 同时降低生产成本。还可以采用纳米材料技术，使内外墙具有吸收空气中废气的功能， 自动调节空气中的湿度。 ( 2 ) 多种功能效果：利用干粉砂浆对墙体进行砌筑与抹面，可使建筑物内外墙体具有 保温、隔热、防水、耐久性好、延长使用期限的功能。对于聚合物砂浆还具有高抗弯、 抗拉、抗腐蚀、抗冲击的性能。还有快速修补砂浆具有速凝、早强、高强、耐腐蚀、抗 冲击等性能。 ( 3 ) 产品性能优良：干粉砂浆与传统砂浆相比，具有保水性好、粘接性强、抗冻、抗 裂、抗千缩等优点，作为保温砂浆还有很好的节能效果。 ( 4 ) 保证施工质量：由于干粉砂浆是按标准要求生产的一种产品，质量能够保证。避 免了施工现场配制砂浆时配比混乱、计量误差大等不利因素。 相对于传统工艺配制的砂浆，商品化的干粉砂浆有许多明显的优势“。 1 、产品质量高 不同用途的砂浆( 如砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆等) 在抗收缩、抗龟裂、保温、 防潮等方面有不同的要求，对和易性、保水性、凝结时间等方面性能的要求也不同，这 些特性需要通过科学的配方和工艺配制才能实现。传统的现场拌制方式，往往人为地减 少或无法备齐所需要的原料，生产设备也不一定能完全保证对砂浆质量的要求。而商品 干粉砂浆是由专业化工厂生产，质量管理较为严格，因而产品质量稳定可靠。另外，由 于砂浆的性能得以保证，建筑工程的质量也会相应提高。 2 、生产效率高 干粉砂浆生产厂的年产量大都在5 0 万t 左右，生产规模大，自动化程度高，生产效 率大大高于传统的生产方式。从施工管理方面来讲，便于现代化施工机具的推广使用， 不仅可提高施工速度，而且能减轻施工作业的劳动强度。据国外资料介绍，采用干粉砂 浆可提高施工效率5 0 5 0 0 。 8 y , - 西大掌硕士掌位论文环翻 型砂蒙粉的研囊口及保水增羽l 材料的研究 3 、节约材料，减少环境污染 由于商品干粉砂浆为大规模集中生产，其存储、运输的设施、设备及管理手段都较 传统方式更为齐备合理，生产过程中原材料的损耗和浪费会明显减少。在建筑施工过程 中，旋工单位可根据需要定量选购，施工现场无需再堆放各种原材料，且由于干粉砂浆 便于机械化施工，可减少操作过程中的材料浪费。据资料介绍，采用干粉砂浆后可降低 材料消耗5 0 7 0 ，既大量节约了原材料，又减少了原材料散失对施工点周围环境的污 染。尤其是在大中城市，使用干粉砂浆可以解决交通拥挤、现场狭窄造成的施工困难， 有利便于实现文明施工啪“。 干粉砂浆的特点和商品混凝土一样，有集中生产与统一供应等特点，能采用新技术 与新材料，实行严格质量控制，改进施工方法，保证工程质量创造有利条件。作为最重 要的商品砂浆，干粉砂浆在品质、效率、经济和环保等方面的优越性，随着研究开发和 推广应用已白益显示出来，正被逐步认识“”。干粉砂浆技术推广应从大中城市起步，建 立千粉砂浆示范生产线，这样可实现机械化生产，减轻劳动强度，降低生产成本，提高生 产效率，提高产品质量。材料工业的可持续发展基于材料的可靠性，材料的可实用性， 材料的环境协调性。干粉砂浆拥有的特点能保证工程质量，提高使用效能和装饰效果， 并能适用于节能的新型建筑材料和营造节能的构筑物，有利于可持续发展。 干粉砂浆在发达国家已得到了较为广泛的应用，有利地推动了建筑施工水平的提 高，随着建筑工程对施工质量和施工材料要求的不断提高，开发高性能的干粉砂浆势在 必行。另外，干粉砂浆是散装水泥使用的重要领域，必将为散装水泥提供广闼市场，于 粉砂浆必将具有广阔的应用前景。 1 5 课题研究意义及主要研究内容 本课题研究的环保型干粉砂浆是一种主要用作建筑砂浆主体胶凝材料的组合物，从 其组成成分及使用情况，应属于干粉砂浆。这种干粉砂浆可在建筑工程中，所搅拌的砂 浆工作性和粘结性好，并且不需要在另外掺加其它辅助材料( 如石灰粉、石灰膏粘土泥、 各种砂浆夕t - ) j n 剂等) 就能达到施工所需要的粘性与流动度。与普通水泥相比环保型干粉 砂浆的最大特点是制造成本较低、能耗低、可以利用一些小立窑厂的设备转产，同时可 解决城市固体废弃物的利用问题。在能源紧缺和环保意识越来越高的今天，环保又节能 的大型回转窑水泥厂日益增多，小型的立窑水泥厂将没有市场竞争力，这时将设备转产 砂浆粉将是小型立窑水泥厂的另一种生存方式，使许多设备得到重新利用，同时也创造 9 广西大掌硕士掌位论文 环保型砂浆粉的写例夙保水j | 租材料的研究 了许多就业机会。是目前解决立窑困难一个较好的办法。 据统计全国水泥产量的3 0 用于配制水泥砂浆，如果该使用环保型干粉砂浆，对节 约资源、节约能源、城市环保治理、提高工程质量等方面有很大的价值。我国正在大力 发展节能、节地、利废的新型建筑材料，可见大力推广环保型干粉砂浆具有重要的意义。 本论文主要进行：粉煤灰环保干粉砂浆和复合环保干粉砂浆的研制。 1 0 g - 西大掣顾士掌位崩* 屯 环保型砂浆粉的研制及保水增捆i 材料的研究 第二章粉煤灰环保干粉砂浆的研制 2 1 实验原材料 2 1 1 水泥 水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥，并应符合相应标准的规 定。砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据设计要求进行选择。水泥砂浆采用的水泥， 其等级强度不宜大于3 2 5 级；水泥混合砂浆采用的水泥，其等级强度不宜大于4 2 5 级。本实验选用华宏水泥厂生产的4 2 5 普通硅酸盐水泥。物理性能指标见表2 1 。 表2 1 水泥物理性能检验襁告 r a b 2 - 1 t h er e p o r t o f t h e p h y s i c a l p r o p e r t y o f t h e c e m e n t 2 1 2 砂 中砂，细度模数2 5 。符合普通混凝土用砂质量标准及检验( j g j 5 2 ) 的规定。 2 1 3 填充科 石膏粉( 熟) ：市售，半水硫酸钙，细度2 0 0 目，广西钦州市青塘万发石膏制品厂 广西田东电厂的二级粉煤灰，化学成分见表2 2 。 表2 2 粉煤灰的化学成分 t a b 2 - 2c h e m i c a lc o m p o n e n to f f l ya s h 2 1 4 保水增稠材料 指用于商品砂浆中改善砂浆可操作性及保水能力的非石灰型粉状材料。本试验采用 的保水增稠材料主要由具有高度分散、保水和增粘性能的k ma e s 和m d a 等复配而成。 k 1 2 c h 3 ( c h 2 ) i l o s 0 3 n a ，十二烷基硫酸钠( 白色粉末) ，溶于水，具有去污、乳 化和优异的发泡性能，无毒，生物降解性好； 3 - - 西大掌硕士学位论文环保i z j 步蒙耪的研制a 保水增捆材料的研究 a e s ：c i s h 3 8 0 7 s n a ，合成十二烷基醚硫酸钠( 液体) ，溶于水，可用于扩散剂、 高效减水剂、表面活性剂； m d a ：阴离子型聚丙稀酰胺，( 黄褐色粉末) 分散剂，增粘剂； 2 1 5 羟丙基甲基纤维素 羟丙基甲基纤维素( h p m c ) ：以天然高分子材料纤维素为原料，经一系列化学加 工而制得的非离子型纤维素醚。相对分子量：6 1 4 1 9 ，泸州天普精细化工厂 2 1 6 水 本实验采用自来水。 2 2 实验方法与内容 2 2 1 规范性引用文件 j g t 1 6 4 - 2 0 0 4 砌筑砂浆增塑剂 j g j 7 0 - 9 0 建筑砂浆基本性能试验方法 j g j 9 8 2 0 0 0 砌筑砂浆配合比设计规程 d g t j 0 8 5 0 2 4 a - 2 0 0 0 上海市工程建设规范干粉砂浆生产与应用技术规程 2 2 2 实验内容 本次实验的内容是试配强度m 5 0 砂浆中采用在粉煤灰超量取代水泥的基础上，通 过正交实验调整保水增稠材料中k 1 2 、a e s 、m d a 三种有机物的含量，来确定保水增稠 材料在砂浆粉中的最佳参量及其配比，并分析这三种有机物对砂浆稠度、分层度、强度 的影响。并对传统砂浆与粉煤灰环保干粉砂浆进行了对比试验，探讨保永增稠材料对砂 浆性能的影响。对粉煤灰环保于粉砂浆和传统砂浆的水泥净浆体进行微观检测。 2 3 砂浆的配合比设计 2 3 1 传统砂浆配合比设计 裹2 3 传统砂浆配比表 t a b 2 - 3t h er a t eo f t r a d i t i o n a lm o r t a r 2 3 2 粉煤灰环保千粉砂浆的配合比设计 本次试验的配合比是根据砌筑砂浆配合比设计规程j g j 9 8 - - - 2 0 0 0 及预拌砂浆 1 2 广西大掌硕士掌位论文 环保型砂浆粉的研制及保水增拥材料的研究 生产与应用技术规程g b t j 0 8 - - - - - 5 0 2 的要求进行设计的。具体所得配合比如下： 表2 4 粉煤灰环保干粉砂浆配比表 t a b 2 - 4t h er a t eo f b - gq u a n t i t yg r e e nd r ym o r t a r w i t hf r ya s h 强度等级 水泥k g m 3中砂k g m s粉煤灰k g m 3 f f j h ：lk g m 3 m 5 o1 5 6 2 4 正交实验结果与分析 1 5 0 01 9 4由试配砂浆稠 度来确定 选取保水增稠材料中k 1 2 ，a e s ，m d a 为三个影响因素，每个因索四个水平掺量， 设计了正交实验。此次实验以5 m 强度砂浆为研究对象。正交实验数据如表2 5 。 表2 5m 5 试配粉煤友环保干粉砂浆l - 。( 4 ) 正交试验数据袁 t a h 2 - 5 t h e d a t ao f m 5 9 r e e n d r y m o r t a r w i t hf l y a s h l l 6 ( 4 3 ) o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t k n g m a e s g 斌 m d a s 继 试验结果 稠度 分层度抗压强度抗压强度 皿 衄7 dm p a2 8 d 抒a l0 6 2 52 5 0 0o j6 2 58 42 92 61 1 3 2o 6 2 55 0 0 01 8 7 5 8 5 1 92 。59 3 30 6 2 57 5 0 03 1 2 58 2 l l 2 59 5 40 6 2 51 0 0 0 04 3 7 59 092 7 1 0 5 5i 2 5 02 5 0 01 8 7 5 9 0 “2 7lo 0 61 2 5 05 0 0 0o 6 2 59 552 8 1 1 3 71 2 5 07 5 0 04 3 7 59 5 82 79 9 8l2 5 01 0 0 0 03 _ 1 2 58 11 93 1 1 1 0 92 5 0 02 5 0 03 1 2 58 31 33 1 9 6 1 0 2 5 0 0 5 0 0 04 3 7 57 81 2 3 4 1 i 0 l i2 5 0 07 5 0 0n6 2 58 01 53 1 1 1 3 1 22 5 1 0 0 0 01 8 7 58 63 63 0 l n 5 1 3 3 1 2 52 5 0 04 3 7 5 8 93 93 01 0 6 1 3 ! 查竺竺主竺竺竺查 ! 堡兰竺兰竺竺! 竺! 垒堡竺兰! ! 竺竺竺圣 续袭2 5m 5 试配粉蝶灰环保干粉砂浆l “( 4 ) 正交试验数据表 t a b 2 - 5 t h e d a t a o f m 5 9 r e e n d r y m o r t a r w i t hf l y a s h l m ( 一) o r t h o g o n a le x p e r i m e n t k 。a e sm d a试验结果 躏g 斌g r e 稠度分层度抗压强度抗压强度 咖衄7 dm p a2 8 d 柙a 1 43 1 2 5 5 0 0 03 1 2 58 12 73 01 0 3 1 5 3 1 2 57 5 0 01 8 7 57 92 12 91 0 4 1 6 3 1 2 51 0 0 0 00 6 2 57 71 73 01 1 0 通过对正交试验得到的数据进行分析得到7 - - 种有机物对砂浆的稠度、分层度和 2 8 d 强度的影响程度。以下图2 一l ，2 2 ，2 3 分别为三种有机物对水泥砂浆稠度、分 层度、2 8 d 强度的影响。 9 2 9 0 8 8 童8 6 v 8 4 嫠8 2 8 0 7 8 7 6 234 水平 圈2 1 备因素对砂浆稠度的影响 一k 1 2 一a e s 一蝴) a f 嘻2 - 1t h e i n f l u e n c eo f e a c he f f e c t 妇c t o ro dt h i c k n e s s 3 0 2 5 童2 0 磊1 5 襞1 0 5 o 23 4 水平 - 4 - - k 1 2 | h a e s r m d a 图2 2 各因素对砂浆分层度的影响 f i g 2 - 2t h ei n f l u e n c eo f e 4 e he f f e c tf a c t o ro rd e l a m i n a t i o n 1 4 j - - 西大掌硕士掌位论：环保型砂浆粉的研制反保水增捆材率“由研究 “5 1 1 蛊1 0 5 磊 1 0 9 5 9 1 23 4 水平 一k 1 2 h a e s + 矧) a 图2 3 各因素对砂策2 8 d 强度的影响 f 嘻2 - 3 t h e i n f l u e n c e o f e a c he f f e c t f a c t o r o l l2 8 dc o m p r e s s i v ea t r e n g t h 由图2 1 可以看出在m 5 0 等级强度加有保水增稠材料的粉煤灰环保千粉砂浆中， 稠度曲线波动最大是k 1 2 ，影响最大的因素为k 1 2 ，而a e s 的曲线较为平整、起伏较小， 影响因素最小的为a e s ；由图2 2 可以看出对砂浆分层度影响因素最大的也是k j 2 影 响因素最小的是m d a ；由图2 3 分析可以得出对砂浆2 8 d 强度影响因素最大的是 m d a ，而k 1 2 、a e s 的曲线走势相对平整，因此k 1 2 和a e s 对砂浆的强度影响不是很 大，主要考虑m d a 的影响。综合以上各个因素对水泥砂浆性能的影响大小，兼顾砂浆 生产成本，建议保水增稠材料k 1 2 、a e s 、m d a 的较佳掺量为：k 1 2 o 6 2 5 1 2 5 0 9 m 3 ； a e s ：2 5 0 0 5 0 0 0 9 m 3 ；m d a ：3 1 2 5 4 3 7 5 9 m 3 。根据正交试验结果，6 号配方为较 优配方。 2 5 粉煤灰环保干粉砂浆与传统砂浆对比试验 通过以上分析，故选择6 号配方的保水增稠材料配制砂浆，以下粉煤灰环保干粉砂 浆的试验数据均为6 号配方的试验数据。 表2 6 粉煤灰环保干粉砂浆与传统砂浆的性能对比表 t a b 2 - 6 t h ec o n t r a s t o f t r a d i t i o n a l m o r t a r a n d g r e e n d r y m o r t a r w i t h f l ya s h o up r o p e r t i e s 广西大学硕士掌位论文 环保型砂浆粉的研制及保水增稠材半l 的研究 传统砂浆粉煤灰环保干粉砂浆 图2 4 粉煤灰环保砂荥与传统砂浆的工作性比较 f j g 2 - 4t h ec o m p a r eo ft r a d i t i o n a lm o r t a ra n dg r e e nd r ym o r t a r