干混砂浆组分及其作用_干混砂浆设备包括哪些

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本文节选自2009年《砂浆&保温》论文集

作者：同济大学

王培铭

干混砂浆及其组分作用的研究进展

同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

王培铭

一、干混砂浆的组分及其作用

干混砂浆能迅速发展和应用，关键在于其性能优良。同任何材料一样，干混砂浆的性能取决于组成。迄今为止，干混砂浆组分从3种到20余种不等。虽然干混砂浆的组分很多，但大致可以分为胶凝材料、骨科、辅助胶凝材料、化学外加剂以及其他组分（如纤维和颜料）等几类。随着干混砂浆在我国的应用范围逐渐扩展，干混砂浆的应用性能、品种开发以及组分作用等方面得到了广泛研究。总体来说，在使用过程中，干混晒将的性能主要集中在其物理性能和力学性能等方面，包括施工性、保水性、吸水性、强度、粘结抗拉强度、韧性等等。干混砂浆的耐久性能也是一个重要研究方向，耐久性能主要包括抗碳化性能、抗冻融循环性能、抗各种盐和酸的侵蚀性能等。而干混砂浆的各种性能主要是受到其不同组分的制约和影响。

1、胶凝材料

干混砂浆中的胶凝材料可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类，胶凝材料主要起到胶结作用。无机胶凝材料主要包括水泥和石膏，以水泥为主要胶凝材料的干混砂浆称为水泥基干混砂浆，以石膏为主要胶凝材料的干混砂浆称为石膏基干混砂浆。有机胶凝材料主要是指用相对较大的高分子聚合物类添加剂，如可再分散乳胶粉和水溶性聚乙烯醇等。

无机胶凝材料如水泥在干混砂浆中的作用效果受到了较多的研究。大量研究表明，水泥可以改善小砂浆工作性、强度，但不利于改善砂浆的干燥收缩率；水泥在干混砂浆那中的作用受到其种类、掺量、水灰比、颗粒度等因素的影响。水灰比以及水泥用量对苯乙烯/丙烯酸共聚物（SAE）水泥砂浆性能有一定的影响。随着水灰比增大，砂浆抗压强度降低，而水泥用量的影响性对较小。随着水灰比和水泥用量的增大，收缩率和吸水性逐渐增

大。聚合物水泥砂浆的抗折强度增高于普通水泥砂浆。空气养护条件下，随着水灰比增大，改性水泥砂浆28天河90天抗折强度仅略有降低，但水中养护时砂浆抗折江都降低幅度较大。水泥用量的影响相对较小。聚合物砂浆粘接抗拉强度明显提高，尤其是干燥养护条件下，改性水泥砂浆粘结强度随水泥用量增大而显著增大，水灰比影响小于水泥用量的影响。

有机胶凝材料则是干混砂浆中受到广泛重视和研究的组分之一。可在分散乳胶粉和水溶性聚乙烯醇均属于有机胶凝材料，一般而言，目前可在分散乳胶粉主要有乙烯基类和丙烯酸类两大类，乙烯基类主要包括聚乙烯醋酸乙烯酯（EVA）、聚醋酸乙烯-苏碳酸乙烯酯（VaVeoVa）、聚苯乙烯-丙烯酸酯（SAE）、聚丙烯酸酯（PAE）、乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚的乙烯基共聚物等。目前还研制出了丁苯可在分散乳胶粉以及苯丙可在分散乳胶粉等种类，但其在数你基材料中的应用还较少。可在分散乳胶粉是用于干混砂浆进行改性的非常重要的聚合物干粉，因而其研究比较广泛。

可在分散乳胶粉能显著影响水泥基材料的各种性能，明显改善水泥浆体与不同基体的粘结强度，提高水泥砂浆的憎水性、抗折弯强度、耐磨损性、接卸稳定性和抗冲击性能，能改善与耐候性货保水性相关的水泥砂浆的耐水、耐温、耐冻融和抗渗透性等；可在分散乳胶粉能降低水泥砂浆的干燥收缩率和吸水率等，可降低水泥浆体的抗压强度、提高水泥砂浆的断裂能和韧性。

改善水泥砂浆与多种基材的粘结抗拉强度是乙烯基共聚物最重要的特点，尤其是其能经受环境温度的大幅度变化。此外有利于水泥砂浆长期拉伸粘结强度的发展，空气中存放2.5年后，改性的水泥本文节选自2009年《砂浆&保温》论文集

作者：同济大学

王培铭

砂浆粘结抗拉强度仍在增大，而普通水泥砂浆的拉伸粘结强度相比于养护28天的强度已经有明显降低。陈明风等研究认为同掺量条件下，乙烯醋酸乙烯共聚物对水泥砂浆性能的改善效果更是优于丙烯酸酯乳液、丙烯酸酯乳胶粉以及乙烯醋酸乙烯共聚物乳液等。

2、骨科

干混砂浆中，骨科主要起到骨架作用，在一些种类的干混砂浆中也具有装饰效果。骨科主要是石英砂，其细度、最大颗粒粒径、灰砂比等均影响到干混砂浆的性能。不同种类的干混砂浆也应选择不同的砂。针对抗渗防水干混砂浆的研究表明，砂细度模数显著影响到防水砂浆性能，细度模数越大，砂浆抗渗性越好，细度模数越小，则其颗粒越多，总表面积越大，孔隙度越高，从而影响到抗渗性；但颗粒越粗，总表面积越小，水泥浆体相对较多，易导致砂浆产生离析、流浆现象。因此应控制砂细度模数在一定范围内，一般认为以中砂为宜。而自流平砂浆由于对其流平性要求高，一般选择细度模数小于2的细砂。合适级配的骨科可以提高自流平材料的力学强度，降低自流平砂浆需水量，缩短凝结时间。砂还会影响到保温砂浆的工作性等，研究发现一定掺量的砂可以改善保温砂浆的工作性，但其会增大保温砂浆体积密度，提高保温砂浆导热系数，因此保温砂浆中砂的掺量应受到严格控制。骨科在干混砂浆中还具有良好的装饰效果，主要是体现在饰面砂浆和瓷砖填缝剂等干混砂浆品种方面。骨科颗粒度不同，可以赋予水泥砂浆细腻或者粗旷的装饰效果。

3、化学外加剂

化学外加剂也是干混砂浆中常用的一种组成材料，常是一些粉末状的高分子聚合物，包括保水剂、增塑剂、引气剂、消泡剂、调凝剂、憎水剂等。从化学成分来讲，有纤维素醚、淀粉醚、脂肪酸金属盐、甲酸钙、柠檬酸盐、羧酸聚醚等。化学外加剂掺量较小，常只是千分之几甚至万分之几，但会显著影响着干混砂浆的某

些性能。

干混砂浆中，不同的化学外加剂具有不同的作用效果。调凝剂主要用来调节自流平砂浆、灌浆材料等干混砂浆品种的凝结时间。引气剂常用于保温砂浆中，起到提高保温砂浆含气量，降低体积密度和导热系数的作用。憎水剂则在装饰砂浆。填缝剂以及防暑砂浆等中广泛应用，提高砂浆的憎水效果，改善砂浆吸水和抗水渗性能。消泡剂和减水剂则更多地应用于自流平砂浆和灌浆材料中，起到提高砂浆密实度和流动性的作用。

保水剂和增塑剂也是常用于干混砂浆的化学外加剂，其中纤维素醚由于具有良好的保水和增稠效果，能够显著改善水泥砂浆的离析性能、工作性以及硬化后的性能，是最常用作水泥基材料保水剂和增稠剂的化学外加剂，并得到了大量的研究。用于干混砂浆的纤维素醚主要包括甲基纤维素（MC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟乙基甲基纤维素（HEMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等纤维素衍生物。

大量研究表明，羟乙基甲基纤维素除能够显著改善水泥浆体保水性外，还能降低吸水性，一定程度上能改善水泥浆体粘结强度、粘结剪切强度、抗折强度、抗冲击强度、柔韧性以及水泥砂浆耐高温和介质侵蚀性等，但会降低水泥砂浆的抗压强度和弹性模量。羟乙基甲基纤维素除了具有良好的保水性和会降低强度，会影响到水泥浆体流变性能，提高了浆体的粘聚力盒粘聚性。虽然纤维素醚可以阻止水分流失，使得更多水分保留在新鲜砂浆内部，促进水泥水化，但会显著延缓水泥基材料的凝结时间。正是纤维素醚具有改善水泥砂浆工作性等诸多优点，其已被广泛研究应用于加气混凝土抹灰砂浆、保温体系及其配套砂浆以及其他特种砂浆等各种干混砂浆。

4、辅助胶凝材料

辅助胶凝材料是干混砂浆中另一种常用的组成材料，主要是用来替代一部分胶凝材料，改善干混砂浆工作性、强度等性能。常用于干混砂浆的辅助胶凝材料有本文节选自2009年《砂浆&保温》论文集

作者：同济大学

王培铭

矿渣微粉、粉煤灰、碳酸钙粉等。

粉煤灰常用于自流平砂浆中，可以起到改善工作性、流动性的作用。粉煤灰也可用于保温砂浆中，改善工作性、保温效果，但会降低保温砂浆早期强度。粉煤灰掺加到腻子中也主要起到改善工作性的作用。粉煤灰的质量会影响到水泥砂浆的泌水性能，一般而言II级以上的粉煤灰会使水泥砂浆具有良好的保水性能，而且会一定程度上降低水泥砂浆的成本。粉煤灰添加到干混砂浆中，由于粉煤灰替代部分水泥，使得水泥浆体量减少，同事由于粉煤灰水化速度较慢，未反应的粉煤灰颗粒起到稳定和抑制浆体变形的骨架作用，从而使得干混砂浆的干燥收缩率降低，且随其掺量增大，干燥收缩逐渐减少。粉煤灰改善干混砂浆性能的原因在于其颗粒为球形，在砂浆中可以起到轴承润滑作用；而且其颗粒为中空状，可以降低体积密度和导热系数。

矿渣微粉在干混砂浆中，能够改善水泥上将强度和韧性，提高水泥砂浆抗折强度，但会影响到水泥砂浆的流动度。矿渣微粉的作用效果一方面与其能提高水泥砂浆密实度有关，另一方面也与其具有火山灰活性并在其颗粒周围形成较多的凝胶体，减少Ca(OH)2富集，消弱Ca(OH)2结晶取向有关。硅灰也常用于自流平砂浆，改善其强度，尤其是早期强度，但硅灰会导致砂浆收缩分裂，因此应严格控制其掺量。辅助胶凝材料还可以改善干混砂浆的工作性，影响到干混砂浆的干燥收缩率。研究表明，在灌浆材料中添加碳酸钙粉会导致其干燥收缩增大，原因在于添加了碳酸钙粉后，使得灌浆材料在保持同样粘度的情况下，需提高其用水量。

虽然上述辅助胶凝材料已在干混砂浆中得到了应用和研究，但针对不同的干混砂浆品种，辅助凝胶材料的影响效果和影响程度不同，应具体情况具体分析，干混砂浆的品种和使用要求选择辅助胶凝材料适当的种类和用量。

二、结语

国外应用和研究干混砂浆已有很多年的历史，我国干混砂浆的研究和应用则正处于蓬勃发展的阶段，其优越性已得以显现，并初步形成了一系列干混砂浆品种和标准体系。关于干混砂浆的研究，主要集中在特种干混砂浆的性能、乳胶粉和化学外加剂等添加物的作用及其机理等方面。这对于根据具体工程要求，选择使用适合的组分配制相应的干混砂浆，具有现实的意义。本文节选自2009年《砂浆&保温》论文集

作者：同济大学

王培铭