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      外加劑在干混砂漿中的作用

      外加劑對建筑干混砂漿性能的改善具有關鍵性作用,在干混砂漿中占材料成本40%以上。目前,國內市場相當一部分外加劑由國外制造商供應,產品的參考用量也由供應商提供。由此導致了干混砂漿產品成本居高不下,量大面廣的普通砌筑和抹灰砂漿推廣困難。高端市場產品由國外公司控制,干混砂漿生產廠商利潤低,價格承受能力差;外加劑的應用缺乏系統性、針對性研究,盲從國外配方。

        基于以上原因,本文對常用外加劑的一些基本性能進行分析與比較,并在此基礎上對應用外加劑的干混砂漿產品性能進行研究。

        保水劑

        保水劑是改善干混砂漿保水性能的關鍵外加劑,也是決定干混砂漿材料成本的關鍵外加劑之一。

        1.纖維素醚

        纖維素醚是堿纖維素與醚化劑在一定條件下反應生成一系列產物的總稱。堿纖維素被不同的醚化劑取代而得到不同的纖維素醚。按取代基的電離性能,纖維素醚可分為離子型(如羧甲基纖維素)和非離子型(如甲基纖維素)兩大類。按取代基的種類,纖維素醚可分為單醚(如甲基纖維素)和混合醚(如羥丙基甲基纖維素)。按可溶解性不同,可分為水溶性(如羥乙基纖維素)和有機溶劑溶解性(如乙基纖維素)等。干混砂漿主要用水溶性纖維素,水溶性纖維素又分為速溶型和經過表面處理的延遲溶解型。

        纖維素醚在砂漿中的作用機理如下:

        (1)砂漿內的纖維素醚在水中溶解后,由于表面活性作用保證了膠凝材料在體系中有效地均勻分布,而纖維素醚作為一種保護膠體,“包裹”住固體顆粒,并在其外表面形成一層潤滑膜,使砂漿體系更穩定,也提高了砂漿在攪拌過程的流動性和施工的滑爽性。

        (2)纖維素醚溶液由于自身分子結構特點,使砂漿中的水分不易失去,并在較長的一段時間內逐步釋放,賦予砂漿良好的保水性和工作性。

        甲基纖維素

        將精制棉經堿處理后,以氯化甲烷作為醚化劑,經過一系列反應而制成纖維素醚。一般取代度為1.6~2.0,取代度不同溶解性也有不同。屬于非離子型纖維素醚。

        (1)甲基纖維素可溶于冷水,熱水溶解會遇到困難,其水溶液在pH=3~12范圍內非常穩定。與淀粉、胍爾膠等以及許多表面活性劑相容性較好。當溫度達到凝膠化溫度時,會出現凝膠現象。

        (2)甲基纖維素的保水性取決于其添加量、黏度、顆粒細度及溶解速度。一般添加量大,細度小,黏度大,則保水率高。其中添加量對保水率影響最大,黏度的高低與保水率的高低不成正比關系。溶解速度主要取決于纖維素顆粒表面改性程度和顆粒細度。在以上幾種纖維素醚中,甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素保水率較高。

        (3)溫度的變化會嚴重影響甲基纖維素的保水率。一般溫度越高,保水性越差。如果砂漿溫度超過40℃,甲基纖維素的保水性會明顯變差,嚴重影響砂漿的施工性。

        (4)甲基纖維素對砂漿的施工性和黏結性有明顯影響。這里的“黏結性”是指工人涂抹工具與墻體基材之間感到的黏結力,即砂漿的剪切阻力。黏著性大,砂漿的剪切阻力大,工人在使用過程中所需要的力量也大,砂漿的施工性就差。在纖維素醚產品中甲基纖維素黏結力處于中等水平。

        羥丙基甲基纖維素

        羥丙基甲基纖維素是近年來產量、用量都在迅速增加的纖維素品種。是由精制棉經堿化處理后,用環氧丙烷和氯甲烷作為醚化劑,通過一系列反應而制成的非離子型纖維素混合醚。取代度一般為1.2~2.0.其性質受甲氧基含量和羥丙基含量的比例不同而有差別。

        (1)羥丙基甲基纖維素易溶于冷水,熱水溶解會遇到困難。但它在熱水中的凝膠化溫度要明顯高于甲基纖維素。在冷水中的溶解情況,較甲基纖維素也有大的改善。

        (2)羥丙基甲基纖維素的黏度與其分子量的大小有關,分子量大則黏度高。溫度同樣會影響其黏度,溫度升高,黏度下降。但其黏度高溫度的影響比甲基纖維素低。其溶液在室溫下儲存是穩定的。

        (3)羥丙基甲基纖維素的保水性取決于其添加量、黏度等,其相同添量下的保水率高于甲基纖維素。

        (4)羥丙基甲基纖維素對酸、堿具有穩定性,其水溶液在pH=2~12范圍內非常穩定。苛性鈉和石灰水,對其性能也沒有太大影響,但堿能加快其溶解速度,并對黏度稍有提高。羥丙基甲基纖維素對一般鹽類具有穩定性,但鹽溶液濃度高時,羥丙基甲基纖維素溶液黏度有增高的傾向。

        (5)羥丙基甲基纖維素可與水溶性高分子化合物混用而成為均勻、黏度更高的溶液。如聚乙烯醇、淀粉醚、植物膠等。

        (6)羥丙基甲基纖維素比甲基纖維素具有更好的抗酶性,其溶液酶降解的可能性低于甲基纖維素。

        (7)羥丙基甲基纖維素對砂漿施工的黏結性要高于甲基纖維素。

      羥乙基纖維素

        由精制棉經堿處理后,在丙酮的存在下,用環氧乙烷作醚化劑進行反應而制成。其取代度一般為1.5~2.0.具有較強的親水性,易于吸潮。

        (1)羥乙基纖維素可溶于冷水中,熱水溶解較為困難。其溶液在高溫下穩定,不具有凝膠性。在砂漿中高溫下可使用時間較長,但保水性較甲基纖維素低。

        (2)羥乙基纖維素對一般酸堿都具有穩定性,堿能加快其溶解,并對黏度略有提高,其在水中分散性比甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素略差。

        (3)羥乙基纖維素對砂漿抗垂掛有好的性能,但對水泥的緩凝時間較長。

        (4)國內一些企業生產的羥乙基纖維素,因含水量大,灰分高而導致其性能明顯低于甲基纖維素。

        羧甲基纖維素

        由天然纖維(棉、等)經過堿處理后,用一氯醋酸鈉作為醚化劑,經過一系列反應處理而制成離子型纖維素醚。其取代度一般為0.4~1.4,其性能受取代度影響較大。

        (1)羧甲基纖維素吸濕性較大,一般條件儲存會含有較大水分。

        (2)羧甲基纖維素水溶液不會產生凝膠,隨溫度升高而黏度下降,溫度超過50℃時,黏度不可逆。

        (3)其穩定性受pH影響較大。一般可用于石膏基砂漿中,不能用于水泥基砂漿中。在高堿性時,會失去黏度。

        (4)其保水性遠遠低于甲基纖維素。對石膏基砂漿有緩凝作用,并降低其強度。但羧甲基纖維素價格明顯低于甲基纖維素。

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