2024年4月10日发(作者：)

圆园19年第12期

12月

混凝土与水泥制品

悦匀陨晕粤悦韵晕悦砸耘栽耘粤晕阅悦耘酝耘晕栽孕砸韵阅哉悦栽杂

圆园19晕燥.12

December

膨润土保水增稠材料对预拌砂浆性能影响

渊1.西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室袁绵阳621010曰2.西南科技大学材料科学与工程学院袁

绵阳621010冤

杨泽青

1袁2

袁李军

1袁2

袁卢忠远

1

袁邓鑫

1袁2

摘要院选取国内特色膨润土矿物作为预拌砂浆保水增稠材料袁研究了膨润土种类渊钙基膨润土尧钠基膨润土尧

锂基膨润土冤及其掺量对预拌砂浆性能的影响遥结果表明袁不同类型的三种膨润土在预拌砂浆中均具有增稠保水功

能曰膨润土的掺入能够使预拌砂浆湿密度降低袁但掺量过多将影响砂浆力学性能曰相比于钙基和钠基膨润土袁锂基膨

润土在较低掺量下即具有较好的保水增稠效果曰减水剂的掺入可在保证掺膨润土预拌砂浆稠度的前提下袁有效降低

用水量尧提高力学性能曰在优选配合比下袁钙基尧钠基膨润土与纤维素醚复掺在改善预拌砂浆保水率尧28d力学性能

方面均优于单掺纤维素醚或膨润土遥

关键词院膨润土曰保水增稠材料曰预拌砂浆曰性能

ready-mixedmortarandtheeffectofthetype(Ca-bentonite,Na-bentonite,Li-bentonite)andthecontentofbentoniteon

ultsshowthatthreedifferenttypesofbentonitehavethickening

mortarbutedwithCa-bentoniteandNa-

itesofcelluloseetherandCa-bentonite/Na-bentonitecanimprovethewaterretention

rateand28dstrengthoftheready-mixedmortar,whicharesuperiortothecelluloseetherorbentoniteusedalone.

Keywords:Bentonite;Water-retentiveandplasticmaterials;Ready-mixedmortar;Performance

中图分类号院TU578.1文献标识码院Adoi院10.19761/j.1000-4637.2019.12.078.05

itionofbentonitecanreducethewetdensityofready-mixed

bentonite,Li-benitionofwaterreducing

agentinbentoniteready-mixedmortarcaneffectivelyreducethewaterconsumptionandimprovethemechanicalproperties

Abstract:Localcharacteristicsbentonitemineralwasusedasthewater-retentiveandplasticmaterialtoprepare

0前言

预拌砂浆起源于20世纪70年代的法国袁1982

年起袁美国也逐步开始生产预拌砂浆袁主要用于抹

面和砌筑等用量大的工程遥随着建筑技术的进步和

文明环保施工要求的提高袁环保尧质量稳定尧品种丰

富且能工厂规模化生产的预拌砂浆成为国内砂浆

产品主流

[1-2]

引起砂浆强度降低尧干燥收缩增加袁其施工操作性

不易掌控遥此外袁质量较优的纤维素醚多从国外公

司进口袁价格昂贵袁这也在一定程度上阻碍了高品

质预拌砂浆在国内的应用遥

膨润土是一种有特殊片层结构的硅酸盐矿物袁

以蒙脱石为主要矿物成分袁蒙脱石的晶体是由两层

硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片的特

殊结构组成袁其具有优异的吸水膨胀尧保水防水尧触

井泥浆

[10]

尧化工填充尧冶金铸模尧废水处理尧催化剂载

变增稠

[6-7]

尧离子交换吸附等特性袁在建筑建材

[8-9]

尧钻

能袁功能型外加剂成为不可或缺的原料组分袁其中

又以保水增稠剂使用最为广泛

[3]

遥保水增稠剂指用

于砂浆中改善砂浆可操作性及保水能力尧减少收缩

开裂尧增强砂浆的非石灰型粉状材料遥目前主要采

用的保水增稠材料为纤维素醚

[4-5]

袁它们能赋予预拌

遥为提高预拌砂浆施工性能和服役性

体尧放射性核素阻滞屏蔽

[11]

等领域得到了广泛应用遥

润滑剂尧防水剂

[13]

以及潜在活性掺合料遥蒋林华

[14]

等

试验表明袁钠基膨润土的掺入使水泥砂浆早期和后

期强度发展均较快遥李方贤

[15]

的试验研究表明袁掺入

膨润土明显改善砂浆保水效果袁强度均有所提高遥

丁国庆

[16]

的研究表明袁钙基尧钠基膨润土的掺入有利

于水泥浆体硬化后孔隙率的降低袁掺量对硬化水泥

在预拌砂浆领域袁膨润土可作为保水增稠剂

[12]

尧触变

砂浆适宜的稠度和保水性袁从而避免砂浆在硬化前

产生沉淀尧泌水和水分蒸发袁并且能改善砂浆力学

性能遥但纤维素醚本身具有引气作用袁掺量不当会

基金项目院国家重点研发计划项目渊2016YFC0701004冤曰四川

省科技计划项目渊2018GZ0152冤遥

-78-

杨泽青袁李军袁卢忠远袁等膨润土保水增稠材料对预拌砂浆性能影响

浆体形貌也有影响遥蒋引珊等

[17]

的专利表明袁锂基膨

润土作为外加剂掺入水泥制品中能改善水泥在制

品中的分散性袁使制品性能显著提高遥发达国家优

势建材外加剂企业袁如德国瓦克公司尧毕克化学尧美

国易来泰等袁利用膨润土开发了系列砂浆用保水增

稠剂

[16-18]

权保护和

袁

市

产品

场竞争

质量

原因

稳定

袁

尧性能优异

专利和文

袁

献

但

报道

出于

较少

知识

袁多

产

以成熟产品输出为主遥我国膨润土资源丰富尧价格

低袁但以其制备砂浆保水增稠材料的研究多集中于

高校和科研院所等袁尚未形成市场化产品

基于我国膨润土资源优势袁针对目前单一纤维

素醚类砂浆保水增稠材料依赖国外进口尧成本高尧

难于进行生产施工控制等问题袁为进一步提高预拌

砂浆性能尧降低其生产成本袁本研究考虑利用国内

特色膨润土资源制备预拌砂浆用保水增稠材料袁并

明晰不同类型膨润土对预拌砂浆性能影响袁以利于

其后续的推广应用遥

1

1.1

试验

水泥

试验

采用

原材料

四川某水泥厂生产的拉法基P窑O42.5

级水泥袁其化学成分见表1袁物理力学性能见表2遥

表1原材料化学成分%

项目SiO

2

水泥

Al

2

O

3

CaOFe

2

O

3

MgO

4

0.77

K

2

ONa

2

OTiO

钙基膨润土

19.26

钠基膨润土

64.3218.24

4.4565.463.06

2

1.74

0.13

锂基膨润土

62.62

72.40

16.46

7.133.83.68

1.6

15.16

5.92

2.38

3.26

1.59

3.54

4.29

1.24

0.31

0.56

0.40

0.53

6.31

1.25

0.34

0.11

表2水泥物理力学性能

凝结时抗折强抗压强

/渊

密

kg/m

度比表面

m

积安定

3

冤/渊

2

/kg冤

性

间/min度/MPa度/MPa

初凝终凝3d28d3d28d

3032336合格1942436.39.129.248.6

膨润土院钙基尧钠基膨润土由四川三台某公司

提供袁锂基膨润土由山东潍坊某公司提供遥其化学

成分见表1袁物理性能见表3遥膨润土的胶质价与膨

润土的种类和蒙脱石的含量相关袁胶质价显示膨润

土颗粒水化和分散的程度袁是膨润土在水中分散

性尧亲水性和膨胀性的综合体现袁是评价膨润土质

量的重要技术指标遥同一类型的膨润土袁其蒙脱石

表3膨润土物理性能

项目0.075mm通过率/%胶质价/渊mL/g冤膨胀容/渊mL/g冤

钙基膨润土

钠基膨润土

92

锂基膨润土

94

303

98300

75

60

9

含量越多袁胶质价越高遥如图1和表3所示袁锂基膨

润土的胶质价比钙基尧钠基膨润土高遥锂基膨润土

在水中的分散性尧吸水膨胀性均优于钙基尧钠基膨

润土袁增稠效果明显袁但其在砂浆中掺量过多袁会导

致稠度下降影响砂浆工作性能袁所以袁试验中选取

的锂基膨润土掺量要小于钙基尧钠基膨润土遥

钙

基

钠

锂

膨

基

基

润

膨

膨

润

土

润

土

土

图1膨润土的胶质价

外加剂院引气剂渊K12冤采用十二烷基硫酸钠遥聚

37.2%

羧酸减

遥

水剂

纤维素醚

渊PS

(HEMC)

冤固含

采用

量为

甲

39.12%

基羟乙

尧减水率为

Tylose

1.2

砂浆的

试

MH60001P6

验方

稠

法

遥

基纤维素醚

2009

度尧保水率尧表观密度按照JGJ/T70要

行袁抗压强

叶建筑砂浆

度按照

基本

GB/T

性能

17671

试验方

要

法

1999

标准

叶水泥

曳的规定

胶砂

进

强

25181

度检验方

2

要2010

法渊

叶

ISO

预拌

法

砂浆

冤曳进行

曳的规定

遥稠

进行

度损

测

失

定

率

遥

按照GB/T

2.1

结果与

膨润土

讨

类

论

首先袁单独

型对

采用

预

膨

拌

润

砂浆性能

土作为保

影响

水增稠材料遥预

拌砂浆配合比院胶砂比为1颐2.33袁水胶比为0.557袁膨

润土按水泥质量百分比外掺袁配合比设计及所制备

预拌砂浆性能见表4遥如表4所示袁钙基尧锂基膨润

土在6%尧2%掺量前袁对砂浆28d强度有一定的改

善作用袁但随着掺量进一步提高袁砂浆强度下降遥

表4膨润土对预拌砂浆性能的影响

膨润土膨润土

种类掺量/%

稠度/mm保水率/%

2

失

h稠

率

度损

/%

28

强度

d抗压

/MPa

钙

-

基

0106

钙基

2104

87.414.0

钙基

498

88.312.7

39.6

钙基

696

90.2

89.2

18.4

40.9

13.1

40.3

钠基

8

钠基

2

88.613.3

41.1

38.8

钠基

4

105

88

88.1

钠基

6

9312.0

9.038.8

锂基

8

92

88.5

88.610.3

35.0

33.0

锂基

1

35.5

锂基

2

104

8588.8

锂基

3

102

88.4

88.9

18.6

9.3

41.3

4

96

90

89.2

20.339.1

90.5

24.0

23.2

37.8

-

37.0

79-

圆园19年第12期混凝土与水泥制品总第284期

从图2可以看出袁随着膨润土掺入及其掺量的

增加袁砂浆稠度值明显下降袁即三种类型膨润土均

具有一定的增稠作用袁其中锂基膨润土在较低掺量

范围内仍有明显的增稠效果遥其原因可能是膨润土

自身具有良好的黏结性袁在吸水以后呈胶体颗粒袁

填充在水泥砂浆的空隙之间袁增加了其相互间的分

子黏结力袁因此袁砂浆稠度减小遥钠基膨润土在减少

砂浆2h稠度损失方面表现最优袁而锂基膨润土掺

入则会增加砂浆2h稠度损失遥如图3所示袁随膨润

土掺量增加袁砂浆保水率均有提升袁除未掺膨润土

的基准组外袁均满足GB/T25181规定的预拌普通砂

浆保水率逸88%的要求遥钙基膨润土的保水率先增

加后减小袁在4%掺量时保水率达到最高曰钠基膨润

土掺量对保水率提高幅度较小曰锂基膨润土在砂浆

中使用时袁有掺量小尧保水率提高快优点遥膨润土中

主要成分为蒙脱石袁蒙脱石是由颗粒极细的含水铝

硅酸盐构成的层状产物袁是由中间的铝氧八面体和

上下的硅氧四面体组成的三层片状结构

[19]

的蒙脱石颗粒在遇水后发生面-面尧边-面

遥

和

薄

边

片

-边

状

三种不同缔合方式袁形成三维网络结构袁将自由水

锁在网络结构中变成束缚水袁起到增稠保水作用

[20]

锂基膨润土2h稠度损失率高袁其原因很可能是其

遥

生产过程中残余的碳酸锂有促凝作用遥

稠度

100

0

2%

4%

6%

0

2h稠度损

2%

80

4%

0

失率

8%

6%

2%

4%

35

8%

6%

8%

30

60

25

20

40

15

20

10

0

5

钙基钠基锂基

0

膨润土类型

图2膨润土种类及掺量对砂浆稠度的影响

88

0

2%

4%

6%

8%

0

2%

4%

6%8%

0

2%

4%

6%

8%

77

66

55

钙基钠基锂基

膨润土类型

图3膨润土种类及掺量对砂浆保水率的影响

2.2

减

膨

水剂

润土对

是预

掺

拌

减

砂浆中

水剂预

经

拌

常

砂浆性能

使用的

影响

外加剂袁现采

用配方胶砂比1颐2.33袁水胶比0.5袁聚羧酸减水剂与

不同种

-80-

类膨润土复掺对砂浆性能的影响遥

聚羧酸减水剂与膨润土复掺对预拌砂浆的性

能影响见表5袁钙基膨润土在1%掺量时袁砂浆28d

强度较基准组提升11.3%袁但随着掺量进一步提高袁

砂浆强度下降遥图4和图5分别为膨润土种类对砂

浆稠度和保水率的影响结果图遥随着膨润土掺入及

其掺量的增加袁砂浆稠度值与单掺膨润土时同呈下

降趋势袁其中锂基膨润土在低掺量范围内有明显增

稠作用袁见图4遥钙基膨润土在1%掺量时砂浆保水

率提升袁随膨润土掺量增加保水率呈下降趋势曰钠

基膨润土在2%掺量后袁掺量对保水率影响较小袁基

本稳定在89.8%左右曰锂基膨润土在0.5%掺量保水

率最高袁此时为最佳掺量袁见图5遥钠基膨润土的2h

稠度损失最小袁表明钠基膨润土比钙基膨润土与掺

聚羧酸减水剂的预拌砂浆适应性好袁且没有锂基膨

表5膨润土与聚羧酸减水剂复掺对预拌砂浆性能的影响

PS/%

膨润土膨润土稠度保水

0.10

/%

率

种类掺量/%

/mm

2

失

h稠

率

度损

/%

28

强度

d抗压

/MPa

0.1

50.0

0.1

钙

-

基

1

10688.4

55.7

0.1

钙基

2

10289.0

21.2

44.6

0.1

钙基

钙基

4

10088.4

20.0

87.7

20.8

24.047.3

0.1

48.8

0.1

钠基

6

99

46.6

0.1

钠基

1105

9187.732.6

43.6

0.1

钠基

2101

88.113.6

钠基

485

89.8

89.9

16.5

42.5

0.1

0.1

锂基

0.5

643.1

47.0

0.1

锂基

103

7689.7

27.1

0.1

锂基

1.5

194

92.1

26.3

锂基

2

87

88.0

22.8

76

88.4

33.3

88.8

28.6

48.3

26.6

46.0

47.2

稠度2h稠度损失率

100

0

1%

2%

4%

0

1%

0

6%

2%

35

80

4%

1%

2%

6%

4%

6%

30

60

25

20

40

15

20

10

0

5

钙基钠基锂基

0

膨润土类型

图4膨润土种类及掺量对掺聚羧酸减水剂砂浆稠度的影响

88

0

1%

2%

4%6%

0

1%

2%4%6%

0

1%

2%

4%

6%

77

66

55

钙基钠基锂基

膨润土类型

图5膨润土种类及掺量对掺聚羧酸减水剂砂浆保水率影响

杨泽青袁李军袁卢忠远袁等膨润土保水增稠材料对预拌砂浆性能影响

失率均随着膨润土掺量增加大幅下降袁锂基膨润土

在降低砂浆2h稠度损失率方面表现不良袁见图6遥

随膨润土掺量增加袁砂浆保水率都呈先提升后下降

趋势袁小掺量下钙基膨润土保水率最优袁见图7遥

膨润土部分取代纤维素醚的最小掺量试验结果

见表8遥

表8膨润土部分取代纤维素醚的最小掺量

/%

PSK12HEMC

膨润土膨润土稠度保水

2h稠度损28d抗压

/%/译

种类掺量/%

/mm

率/%

-

-

0

0

1

1

10389.2

96

99

96

91.4

90.2

91.1

失率/%强度/MPa

18.0

17.0

21.0

10.9

31.5

30.6

27.4

31.1

润土中碳酸锂的影响遥过量掺入膨润土会吸附聚羧

酸减水剂袁降低砂浆性能遥

2.3膨润土与纤维素醚复掺对砂浆性能的影响

纤维素醚是预拌砂浆中常用的有机高分子类

保水增稠材料袁但目前仍存在国产化率低尧成本高尧

配合比设计及生产不易调控等问题袁因此将膨润土

与纤维素醚复掺作为保水增稠材料遥预拌砂浆

配合比为院胶砂比1颐2.33袁水胶比0.513遥

表7为纤维素醚与膨润土复掺对预拌砂浆

性能的影响结果遥由表7可知袁膨润土与纤维素

醚复掺时袁钙基和锂基膨润土掺量对砂浆力学

性能影响不大袁但随着钠基膨润土掺量增加袁砂

浆抗压强度有明显下降遥图6和图7分别为膨

润土种类及掺量对砂浆稠度和保水率的影响

结果图遥相比于单掺纤维素醚砂浆袁三种膨润土掺入

均能使得砂浆稠度值有明显下降曰砂浆2h稠度损

表7纤维素醚与膨润土复掺对预拌砂浆性能的影响

PSK12HEMC

膨润土膨润土稠度保水

2h稠度损28d抗压

/%/%/译

种类掺量/%

/mm

率/%失率/%强度/MPa

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

-

钙基

钙基

钙基

钠基

钠基

钠基

锂基

锂基

锂基

0

1

2

4

1

2

4

1

2

3

0

2%

4%

0.10.020.05

0.10.02

0.10.020.05

0.10.020.05

0.1

钙基

钠基

0.05译纤维素醚复掺后的砂浆性能优于单掺0.1译

纤维素醚遥证明膨润土可少量取代纤维素醚且

砂浆性能更好遥膨润土与纤维素醚复掺时可以

改善预拌砂浆综合性能袁优势互补袁达到降低

成本的目的遥纤维素醚掺入砂浆后袁由于产生

微小空洞袁导致砂浆强度降低遥膨润土可以在

砂浆中均匀分散且水解硬化后使得砂浆整体

的稳定性很高袁而且由于均匀的分散袁砂浆内

部的微小孔洞和微细裂缝能得到很好的填补袁

进而砂浆的力学强度得以提高遥

3结论

渊1冤三种膨润土都有增稠保水作用遥在膨

由表8可知袁钙基尧钠基膨润土在1%掺量与

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

103

96

82

79

99

93

74

101

97

81

89.2

91.4

90.6

88.4

91.1

89.6

88.9

89.4

87.4

87.4

1%

18.0

17.0

11.5

8.8

21.0

15.1

6.9

29.7

23.2

17.1

31.5

30.6

30.8

30.9

31.1

27.5

23.8

29.5

28.0

31.4

润土4%掺量前袁随着膨润土掺量增加袁预拌砂

25181要2010规定的预拌普通砂浆保水率逸88%的

浆的稠度增加袁保水率提高袁均满足GB/T

稠度2h稠度损失率

1%

2%

4%

0

2%

4%

100

80

60

40

20

0

0

1%

30

25

20

15

10

5

要求袁2h稠度损失都小于30%袁符合国家标准遥三

种膨润土的掺入均使砂浆湿密度有一定降低遥锂基

膨润土有掺量小尧增稠效果好尧保水率提高快优点遥

渊2冤预拌砂浆掺纤维素醚情况下袁钙基尧钠基膨

钙基钠基

膨润土类型

锂基

润土在1%掺量下预拌砂浆的保水效果优于单掺膨

润土或单掺纤维素醚袁并且可以部分取代纤维素

醚袁提高预拌砂浆28d强度袁降低成本遥

参考文献院

新型建筑材料,2014,41(5):33-36.

[1]肖群芳,李岩凌,苟洪珊,等.干混普通砂浆关键技术研究[J].

图6膨润土种类及掺量对砂浆稠度的影响

88

77

66

55

0

1%

2%

4%

0

1%

2%

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收稿日期院2019-01-17

作者简介院杨泽青渊1993-冤袁女袁硕士研究生遥

联系电话院

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504144870@

通讯作者院李军渊1981-冤袁博士尧副研究员遥

非金属矿分会非金属矿产资源高效利用学术研讨会论文专

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收稿日期院2019-07-25

作者简介院王占银渊1976-冤袁男袁工程师遥

联系电话院

E-mail院

351803237@

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