自流平砂漿配制優(yōu)化研究

秦少雄，劉佳兵，蘇高申，羅會(huì)明 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

自流平砂漿配制優(yōu)化研究

秦少雄，劉佳兵，蘇高申，羅會(huì)明 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

利用普通硅酸鹽水泥、可再分散乳膠粉、砂、粉煤灰、聚羧酸減水劑制備了高流動(dòng)度自流平水泥砂漿，綜合考慮砂漿的流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等因素，采用正交試驗(yàn)方法，確定各因素水平的最佳組合，得到自流平水泥砂漿的最佳配方。按照最佳配方(集灰比1.2，水膠比0.42，乳膠粉摻量1.5%，粉煤灰摻量4.5%，減水劑的用量0.12%，消泡劑用量0.1%)制備的砂漿，20min流動(dòng)度達(dá)到210mm，28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到9.7MPa和44.2MPa，其性能指標(biāo)滿足《地面用水泥基自流平砂漿》JC/T985-2005標(biāo)準(zhǔn)，具有一定應(yīng)用和推廣價(jià)值。

自流平砂漿；正交試驗(yàn)；流動(dòng)度；抗壓強(qiáng)度；抗折強(qiáng)度

自流平地面材料(Self-leveling materials of floor， SL)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種以無機(jī)或者有機(jī)膠凝材料為基材，與細(xì)砂、各種外加劑混合而成的建筑地面找平材料，使用時(shí)只需按規(guī)定的水灰比范圍加水拌和均勻，機(jī)械泵送或人工施工后，無需人工抹平，靠漿體在自身重力作用下流動(dòng)形成表面平整、經(jīng)濟(jì)耐用的地坪面層，它是大型超市、商場、停車場、工廠車間和倉庫等地面鋪筑的理想材料，也是現(xiàn)在建筑地面施工的一個(gè)發(fā)展方向，市場潛力很大[1～4]。自流平地面材料技術(shù)在歐美及日本已相當(dāng)成熟，施工應(yīng)用亦比較普遍，相比之下，我國對該材料的基礎(chǔ)研究和開發(fā)應(yīng)用還存在著一定差距。盡管已有不少廠家的自流平砂漿面市，但是，由于自流平砂漿是由多種材料組成的復(fù)雜系統(tǒng)，對原材料的品種、規(guī)格、用量及其搭配要求非常嚴(yán)格，配方的可變性較大，所以市售產(chǎn)品性能不夠理想，影響了其推廣應(yīng)用。為此，筆者精選合適原材料，采用正交試驗(yàn)法研制了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、流動(dòng)性高的自流平水泥砂漿配方。

1 主要原料和設(shè)備

1)主要原料 水泥：葛洲壩股份有限公司水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5R普通硅酸鹽水泥；砂：簡陽中砂和渠河特細(xì)砂組成混合砂，特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)Mx=0.77，中砂的細(xì)度模數(shù)Mx=2.89；高效減水劑：湖北省化學(xué)研究院生產(chǎn)的聚羧酸系減水劑HSPC-8B ，40%含量；粉煤灰：湖北省荊州市鑫城特種材料有限公司生產(chǎn)的粉煤灰；可再分散乳膠粉：自制可再分散乳膠粉。

2)設(shè)備 水泥砂漿攪拌機(jī)(型號(hào)：JJ-5 無錫市錫儀建材儀器廠)或水泥凈漿攪拌機(jī)(型號(hào)：NJ-160無錫市中科健才儀器設(shè)備有限公司)；自動(dòng)水泥膠砂流動(dòng)度測定儀(型號(hào)：NLD-3，上海光地儀器設(shè)備有限公司)；壓力試驗(yàn)機(jī)(型號(hào)：JES-2000A 無錫市錫東建材儀器設(shè)備廠)；度盤式抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)(北京路業(yè)通達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司)。

2 制備及表征

將水泥、砂、乳膠粉、粉煤灰、高效減水劑、消泡劑、水在水泥砂漿攪拌機(jī)或水泥凈漿攪拌機(jī)中均勻攪拌即可制得自流平水泥砂漿。采用自動(dòng)水泥膠砂流動(dòng)度測定儀測定流動(dòng)度；壓力試驗(yàn)機(jī)測定抗壓強(qiáng)度；度盤式抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)測定抗折強(qiáng)度。

3 正交試驗(yàn)

自流平砂漿性能的主要影響因素為砂灰比、水膠比和乳膠粉、粉煤灰、高效減水劑以及消泡劑的用量，試驗(yàn)固定消泡劑用量為0.1%，選取砂灰比(A)、水膠比(B)、乳膠粉用量(C)、粉煤灰用量(D)和高效減水劑用量(E)，設(shè)計(jì)4個(gè)水平級(jí)(見表1)，按正交試驗(yàn)L16(45)表配方進(jìn)行試驗(yàn)，其自流平材料的流動(dòng)度、抗壓和抗折強(qiáng)度等性能的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 因素水平表

為了得到自流平水泥砂漿的合理配方，根據(jù)表2的試驗(yàn)結(jié)果，作者采用極差分析法[4]對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，極差分析見表3～5。

表3 流動(dòng)度的極差分析

表4 抗壓強(qiáng)度的極差分析

表5 抗折強(qiáng)度的極差分析

注：Kij表示第j列中對應(yīng)水平i的試驗(yàn)指標(biāo)之和；Sij表示各列平均指標(biāo)，Sij=Kij/4；Rj表示平均指標(biāo)極差，Rj=maxSij-minSij。

從表3～5試驗(yàn)結(jié)果可以得到，根據(jù)極差大小排列出的5個(gè)因素分別對流動(dòng)度和強(qiáng)度2個(gè)指標(biāo)影響的重要性的主次關(guān)系如下：

流動(dòng)度C→A→E→D→B

1d抗壓強(qiáng)度D→E→C→B→A28d抗壓強(qiáng)度E→D→C→B→A

1d抗折強(qiáng)度D→B→E→C→A28d抗折強(qiáng)度D→E→B→C→A

顯然，把5個(gè)因素分別對這些指標(biāo)影響的重要性的主次順序統(tǒng)一起來很難，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)分析，確定各因素水平的最佳組合如下：

流動(dòng)度C1A2E2D1B4

1d抗壓強(qiáng)度D2E4C2B4A428d抗壓強(qiáng)度E2D3C1B4A4

1d抗折強(qiáng)度D4B4E2C1A428d抗折強(qiáng)度D4E2B4C1A4

根據(jù)以上綜合分析，選擇A4B4C1D4E2為最佳方案，即集灰比1.2，水膠比0.42，乳膠粉摻量1.5%，粉煤灰摻量4.5%，減水劑的用量0.12%，消泡劑用量0.1%。按此配合比配制砂漿的各項(xiàng)指標(biāo)測試結(jié)果如表6，對照《地面用水泥基自流平砂漿》JC/T985-2005標(biāo)準(zhǔn)[5]，其性能可滿足水泥基自流平砂漿的要求。

表6 配方指標(biāo)測試結(jié)果

3 結(jié) 論

通過正交試驗(yàn)，根據(jù)砂漿的流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等綜合考慮各方面的因素，制備了組成為集灰比1.2，水膠比0.42，乳膠粉摻量1.5%，粉煤灰摻量4.5%，減水劑的用量0.12%，消泡劑用量0.1%的自流平砂漿，其20min流動(dòng)度達(dá)210mm，28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度可達(dá)9.7MPa、44.2MPa，對照《地面用水泥基自流平砂漿》JC/T985-2005標(biāo)準(zhǔn)[5]，其性能可滿足水泥基自流平砂漿的要求。

[1]Morin V,Cohen Tenoudji F,Feylessoufi A，etal.Superplasticzer effects on setting and structuration mechanisms of ultrahigh-performance concrete[J]. Cement and Concrete Research, 2001, 31(1):63～71.

[2]徐景會(huì),顧軍,封孝信. 聚羧酸減水劑在水泥自流平砂漿中的應(yīng)用[J]. 河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008,30(4):93～95.

[3]劉成樓.水泥基自流平砂漿的研制[J].中國涂料,2008,23(8):41～44.

[4]鐘世云,馬英.聚合物改性自流平水泥砂漿的力學(xué)性能[J]. 建筑材料學(xué)報(bào)[J].2005，8(1):77～81.

[5]楊斌.地面用水泥基自流平砂漿及其標(biāo)準(zhǔn)[J]. 新型建筑材,2006,(2):11～14.

[編輯] 洪云飛

TQ17

A

1673-1409(2009)01-N038-03

2008-12-26

湖北省教育廳科研資助項(xiàng)目(B200712001)。

秦少雄(1965-)，男，1986年大學(xué)畢業(yè),博士，副教授，現(xiàn)主要從事精細(xì)化工方面的研究工作。