李志博，蔡魯宏，田勝力，吳金明，章銀祥

（1.北京金隅砂漿有限公司，北京 102402；2.北京市預(yù)拌砂漿工程技術(shù)研究中心，北京 100041）

0 引言

煙氣脫硫石膏作為燃煤電廠的副產(chǎn)物，將其在常壓下煅燒后可制備具有膠凝活性的建筑石膏。與普通硅酸鹽水泥相比，建筑石膏煅燒過程中碳排放明顯較低。因此，采用建筑石膏替代水泥用作膠凝材料既能變廢為寶，又能為“碳達(dá)峰”做出貢獻(xiàn)。輕質(zhì)抹灰石膏作為抹灰石膏的一種，主要用于建筑室內(nèi)干燥墻面的找平。與傳統(tǒng)抹灰石膏相比，輕質(zhì)抹灰石膏中建筑石膏粉的添加量達(dá)到70%以上，不添加天然河砂，密度低，具有施工性好、不易開裂、施工勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點。鑒于此，近年來，輕質(zhì)抹灰石膏在建筑施工領(lǐng)域得以快速推廣應(yīng)用。

砂漿生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)輕質(zhì)抹灰石膏時，為了降低濕砂漿的濕密度，進(jìn)一步提高性價比，會添加適量的引氣劑組份。添加引氣劑后，濕砂漿內(nèi)部會形成大量氣泡，顯著降低砂漿濕密度，在一定程度上，可減少配方中輕骨料（玻化微珠）的添加量，進(jìn)而降低成本。引氣劑作為一種表面活性劑，在預(yù)拌砂漿領(lǐng)域的研究主要集中在水泥基砂漿中[1-5]。普通水泥基砂漿水化時，漿體為強(qiáng)堿性，輕質(zhì)抹灰石膏水化時，漿體呈中性或弱堿性，二者存在明顯差異；此外，輕質(zhì)抹灰石膏中纖維素醚的摻量通常在0.2%左右，普通水泥砂漿纖維素醚的摻量通常在0.02%左右，纖維素醚摻量差別顯著。纖維素醚作為一種表面活性劑、保水增稠劑，對引氣和穩(wěn)泡均有一定的幫助。因此，有必要研究不同種類引氣劑在輕質(zhì)抹灰石膏砂漿中作用效果，以便給實際應(yīng)用提供參考。

1 試驗

1.1 原材料

石膏粉：標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展度用水量58%，2 h抗壓、抗折強(qiáng)度分別為11.5、3.8 MPa，初、終凝時間分別為9、13 min；引氣劑：天津某企業(yè)生產(chǎn)的改性松香類引氣劑、廣東某企業(yè)生產(chǎn)的K12復(fù)合型引氣劑、國外某企業(yè)生產(chǎn)的烯烴磺酸鹽類引氣劑；纖維素醚：普通羥丙基甲基纖維素醚，40 000 mPa·s。

1.2 試驗方法

濕密度測試參照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》中表觀密度測試方法進(jìn)行，采用人工插搗、振實。含氣量參照J(rèn)GJ/T 70—2009進(jìn)行測試。

1.3 試驗方案

（1）固定其他組分摻量不變，測試不同種類引氣劑及其摻量對輕質(zhì)抹灰石膏含氣量、濕密度的影響規(guī)律；（2）選定單一種類引氣劑，研究不同引氣劑摻量對輕質(zhì)抹灰石膏抗裂性影響，探明抗裂性與含氣量之間的關(guān)系；（3）研究纖維素醚摻量對輕質(zhì)抹灰石膏含氣量及施工性的影響。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 引氣劑種類及摻量對輕質(zhì)抹灰石膏性能的

影響（見表1～表3）

表1 改性松香類引氣劑對輕質(zhì)抹灰石膏性能影響

表3 烯烴磺酸鹽類引氣劑對輕質(zhì)抹灰石膏性能影響

由表1可以看出，隨著改性松香類引氣劑摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的含氣量逐漸增大，濕密度逐漸減?。灰龤鈩搅坑?.10%增加至0.15%時，砂漿含氣量增幅及濕密度降幅均較顯著。因此，在輕質(zhì)抹灰石膏砂漿中采用改性松香類引氣劑時，其摻量不宜低于0.15%。摻量為0.15%時，砂漿含氣量由初始的17.5%增加至26%，含氣量增幅顯著。對比表1中不同配比輕質(zhì)抹灰石膏砂漿加水?dāng)嚢韬鬆顟B(tài)，隨著含氣量的增加，砂漿的柔韌性明顯增加。TJ-3、TJ-4砂漿施工性明顯好于其他砂漿。

由表2可以看出，在復(fù)合型引氣劑摻加量低于0.009%時，隨著復(fù)合型引氣劑摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的含氣量逐漸增加，濕密度逐漸減??；引氣劑摻量為0.006%時，加水?dāng)嚢柰瓿傻妮p質(zhì)抹灰石膏含氣量達(dá)到36%，濕砂漿靜置30 min后出現(xiàn)輕微“發(fā)糟”，靜置40min時施工明顯變差。引氣劑摻量為0.009%時，濕砂漿含氣量高達(dá)43%，濕砂漿靜置20 min后出現(xiàn)明顯“發(fā)糟”，靜置30 min時已無法施工。分析發(fā)現(xiàn)，輕質(zhì)抹灰石膏“發(fā)糟”（見圖1）主要表現(xiàn)為濕砂漿內(nèi)部產(chǎn)生大量氣孔。在“發(fā)糟”的初期，大量小針孔出現(xiàn)在濕砂漿的表面，隨著時間的延長，砂漿內(nèi)部小針孔逐漸變大，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿饪?，使得處于塑性階段的濕砂漿失去連續(xù)性。關(guān)于發(fā)糟原因，分析認(rèn)為，應(yīng)該與引氣劑種類及濕砂漿黏度有關(guān)，引氣劑自身穩(wěn)泡能力對砂漿內(nèi)部氣泡的穩(wěn)定存在至關(guān)重要。因此，為保證足夠的可操作時間，在輕質(zhì)抹灰石膏砂漿中采用該類復(fù)合型引氣劑時，摻量不應(yīng)超過0.006%。此外，對比表1和表2數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，在輕質(zhì)抹灰石膏中，復(fù)合型引氣劑引氣效果明顯好于改性松香類引氣劑。

表2 復(fù)合型引氣劑對輕質(zhì)抹灰石膏性能影響

由表3可以看出，隨著烯烴磺酸鹽類引氣劑摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的含氣量逐漸增大，濕密度逐漸減??；引氣劑摻量為0.008%時，加水?dāng)嚢柰瓿傻妮p質(zhì)抹灰石膏含氣量達(dá)到35%，濕砂漿靜置60 min后未出現(xiàn)“發(fā)糟”現(xiàn)象，可正常施工。對比表2和表3可知，單摻0.008%烯烴磺酸鹽類引氣劑與單摻0.006%復(fù)合型引氣劑時，輕質(zhì)抹灰石膏含氣量分別為35%、36%，兩者相差不大。含氣量基本相同，但濕砂漿的可操作時間差別較大。添加烯烴磺酸鹽類引氣劑的輕質(zhì)抹灰石膏可操作時間明顯偏長。濕砂漿可操作時間過短時，會影響正常的涂抹施工?？刹僮鲿r間與濕砂漿的“發(fā)糟”密不可分，由此可以判斷，在輕質(zhì)抹灰石膏中，烯烴磺酸鹽類引氣劑穩(wěn)泡能力明顯好于復(fù)合型引氣劑。

綜上，本研究中所用3種引氣劑引氣效果為：復(fù)合型引氣劑＞烯烴磺酸鹽類引氣劑＞改性松香類引氣劑；穩(wěn)泡效果為：改性松香類引氣劑＞烯烴磺酸鹽類引氣劑＞復(fù)合型引氣劑。從經(jīng)濟(jì)性、施工性角度綜合考慮，在輕質(zhì)抹灰石膏中添加烯烴磺酸鹽類引氣劑較為合適。此外，選用引氣劑時，還應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)線計量設(shè)備精度、混合主機(jī)混合效率等因素，確保低摻量的引氣劑能夠在粉料中分散均勻。

2.2 引氣劑對輕質(zhì)抹灰石膏抗裂性影響

輕質(zhì)抹灰石膏砂漿在施工應(yīng)用時，遇大風(fēng)天氣容易出現(xiàn)開裂。國內(nèi)研究表明[6-7]，在混凝土中添加引氣劑能夠提高混凝土早期抗收縮開裂性能。鑒于此，本試驗對輕質(zhì)抹灰石膏含氣量與其抗裂性的關(guān)系進(jìn)行了研究。試驗中，分別采用表1中TJ-3、TJ-4、TJ-5三組配比進(jìn)行配料、攪拌、施工。施工完成后立即打開風(fēng)機(jī)吹風(fēng)（見圖2），每隔10 min觀察輕質(zhì)抹灰石膏開裂情況。結(jié)果表明，初凝前TJ-3、TJ-4均出現(xiàn)輕微開裂，而TJ-5直至終凝未出現(xiàn)開裂。由此可以看出，在一定程度上，引氣劑能夠改善輕質(zhì)抹灰石膏塑性階段的抗風(fēng)裂性。砂漿含氣量大于28%時，改善效果較為明顯。

2.3 纖維素醚與烯烴磺酸鹽類引氣劑的協(xié)同作用

羥丙基甲基纖維素醚作為一種表面活性劑、保水增稠劑，對引氣和穩(wěn)泡均有一定的幫助，因此有必要研究纖維素醚與烯烴磺酸鹽類引氣劑的協(xié)同作用下對砂漿含氣量的影響，具體試驗方案及測試結(jié)果見表4。

表4 纖維素醚及引氣劑復(fù)摻對輕質(zhì)抹灰石膏性能影響

由表4可以看出，在烴磺酸鹽類引氣劑摻量不變時，纖維素醚摻量的增加，有助于提高濕砂漿的含氣量、降低濕密度。觀察對比每組配比“發(fā)糟”現(xiàn)象，XT-4、XT-5兩組配比靜置20 min即出現(xiàn)嚴(yán)重“發(fā)糟”，無法正常施工。XT-1、XT-3兩組配比靜置30 min即出現(xiàn)嚴(yán)重“發(fā)糟”，無法正常施工。XT-2、XT-6兩組配比靜置40 min不發(fā)糟，靜置1 h可正常施工。究其原因，砂漿含氣量對施工性影響顯著。因此，輕質(zhì)抹灰石膏中，可通過增加纖維素醚摻量的方式來提高含氣量。為保證含氣量在合適的范圍內(nèi)，增加纖維素醚摻量時，應(yīng)適當(dāng)降低引氣劑摻量。

3 結(jié)論

（1）隨著引氣劑摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的含氣量逐漸增大、濕密度逐漸減??；不同種類引氣劑引氣效果差異較大，應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)線計量設(shè)備精度、混合主機(jī)混合效率等因素選用合適引氣劑。

（2）一定摻量引氣劑能夠改善輕質(zhì)抹灰石膏塑性階段抗風(fēng)裂性能，含氣量達(dá)到28%時，抗裂性改善效果明顯。

（3）固定引氣劑摻量時，隨纖維素醚摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏含氣量增大，為保證含氣量在合適的范圍內(nèi)，增加纖維素醚摻量時，應(yīng)適當(dāng)降低引氣劑摻量。

（4）綜合考慮輕質(zhì)抹灰石膏砂漿性能，建議濕砂漿的含氣量應(yīng)控制在28%～35%為宜。