纤维素醚淀粉醚稠化粉.docx

1、纤维素醚淀粉醚稠化粉 增稠剂 预拌砂浆不同于传统砂浆，除了要求其具有一定的强度外，更重要的是要求其具有良好的保水性、粘结性能、可施工性能等。为了保证砂浆获得良好的和易性，砂浆中通常需要掺入保水增稠材料如纤维素醚、稠化粉、增塑剂等。预拌砂浆所用的原材料繁多，再加上预拌砂浆在中国的发展刚刚起步，如何控制好原材料质量就显得格外重要。原材料不仅决定了预拌砂浆的工作性能和使用性能，更重要的是其表现出的耐久性能和建筑物的使用寿命息息相关。预拌砂浆中选用外加剂是根据对预拌砂浆的性能要求的，某些砂浆还要求具有多种功能，如自流平砂浆，除要求具有良好的流淌性能，能自动流动找平，还要求早期强度高，收缩小，耐磨，这就

2、需要掺入不同的外加剂来满足其要求。对于湿拌砂浆，由于砂浆生产厂一般都是每次运输一整车（几个立方米）砂浆到工地，而目前施工仍采用手工操作，使用砂浆的速度较慢，这就要求运到现场的砂浆有较长的缓凝时间，因此一般需要掺加缓凝型外加剂来调整砂浆的凝结时间，但不能影响砂浆强度的正常发展。在选用砂浆外加剂时，应根据砂浆的性能要求及气候条件，结合砂浆的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素进行选取，并通过试验确定其掺量。如防水砂浆，通常需要掺加防水剂；灌浆砂浆通常需要掺加膨胀剂等。 保水增稠材料是指用于砂浆中改善砂浆可操作性，提高砂浆保持水分能力的非石灰类材料。保水增稠材料首先应有保持水分的能力，另外一个

3、作用是改善砂浆的可操作性，它既与提高砂浆保水性相关，又有区别。增稠作用主要是提高砂浆的粘性、润滑性、可铺展性、触变性等，使砂浆在外力作用下易变形，外力消失后保持不变形的能力。砂浆与基层既要求具有一定的黏附性，黏附性又不能太高，以免形成“粘刀”。无论是水泥基砂浆，还是石膏基砂浆，其无机胶凝材料均需要一定的水分，以保证胶凝材料水化形成水化产物。如果砂浆中水分不能充分保证无机胶凝材料水化，那么砂浆粘结强度和抗压强度都将降低，造成砌筑砂浆与块材粘结力变差，抹灰砂浆容易起壳、开裂。保水增稠材料可发挥如下的作用：改善砂浆保水性和可操作性 可操作性包括流动性、黏聚性和触变性，流动性不好，砂浆抹不开；黏聚性不

4、好，砂浆抹开时较散，不成团，不能保持良好的连续性，触变性不好，砂浆不易铺展和和找平。保水增稠材料有助于增加砂浆的黏聚性，使得砂浆柔软而不散，易于操作。增加黏附力 由于砂浆变软，可与基层较好的接触，不易脱落。 防止砂浆泌水和离析 保水增稠材料可使拌和水均匀分布在砂浆中，且能够保持长期稳定，不泌水。同时，由于增加了浆体的黏度，使集料等颗粒不易运动，因而有效防止了离析，使砂浆始终保持较好的均匀性。使砂浆能在较长时间内保持一定的水分 这些水分的作用：一是保证胶凝材料正常的水化，没有水，水化反应就不能正常进行，而硬化砂浆的性能与水化反应有着密切的关系；二是防止开裂。砂浆开裂的一个重要原因就是砂浆中的水分

5、过早的损失，引起较大的干缩变形。提高砂浆抗渗性和抗冻性 因稳定剂使砂浆中的水分吸附在颗粒表面，减少了砂浆中的自由水量，因而也减少了因此而留下的孔隙，改善了硬化砂浆中的孔结构，从而提高了砂浆的抗渗性和抗冻性。易于砂浆薄层施工 因保水增稠材料使砂浆变得柔软而粘稠，比较好抹；由于具有较好的保水作用，有效防止砂浆中的水分被基材吸走或蒸发。保水增稠材料分为有机和无机二大类，主要起保水、增稠作用，它能调整砂浆的稠度、保水性、粘聚性和触变性。常用的有机保水增稠材料有甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等，以无机材料为主的保水增稠材料有砂浆稠化粉等。预拌砂浆和普通干混砂浆主要采用的保水增稠材料为砂浆

6、稠化粉等，而特种干混砂浆主要采用纤维素醚等作为保水增稠材料。传统的保水增稠材料为石灰膏，它通过平面多层矿物结构的物理吸附水原理，在凝结硬化前使砂浆水分不易从浆体析出，并且使砂浆拌合物形成膏状物，砂浆既可在外力作用下变形，又可在外力消失后本身能承受一定的荷载，硬化后石灰膏所保持的水分能使砂浆中水泥水化获得充足的水分。所以，石灰膏是一种传统的保水增稠材料，用石灰膏配制的水泥石灰混合砂浆广泛应用于建筑工程中。砂浆中加入石灰膏后，砂浆变得柔软，保水性好，易施工；其缺点是耐水性差、收缩大、粘结强度低、耐久性差，且现场淋制石灰膏需要化灰池，有时还会因石灰消解不完全而产生一系列质量问题，并对环境造成污染。因

7、此，砌体结构设计规范（GB50003-2001）规定工程0.0m以下砌体必须采用水泥砂浆砌筑，对有防水要求的墙体，如厨房、卫生间也采用水泥砂浆。由此可见，石灰膏的使用越来越受到限制。 预拌砂浆中通常都掺入非石灰类保水增稠材料，主要品种有砂浆塑化剂、纤维素醚、砂浆稠化粉等。1 砂浆塑化剂砂浆塑化剂的主要成分是松香类或长碳链磺酸盐，其原理为通过在水泥砂浆中引人微小空气气泡使砂浆蓬松、柔软。但掺加引气剂后砂浆砌体强度会降低10%以上，并且引气剂掺加量极少，一旦计量不准确将大幅度降低砂浆强度或者和易性。同时引气剂类产品还存在气泡稳定性问题。砂浆的含气量还与搅拌时间、方法、水泥品种和用水量等因素密切相关

8、。纤维素醚纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成一系列产物的总称，是具有水溶性和胶质结构的化学改性多糖。纤维素醚主要有以下三个功能： 可以使新拌砂浆增稠从而防止离析并获得均匀一致的可塑体；本身具有引气作用，还可以稳定砂浆中引入的均匀细小气泡；作为保水剂，有助于保持薄层砂浆中的水分（自由水），从而在砂浆施工后水泥可以有更多的时间水化。 纤维素醚是一种水溶性聚合物，它在新拌砂浆中会随着水分的蒸发而迁移到砂浆接触空气的表面而形成富集，从而造成纤维素醚在新砂浆表面的结皮。结皮的结果使砂浆表面形成一层较为致密的膜，它会缩短砂浆的开放时间，从而使后期粘结强度下降。通过调节配方、选择适宜的纤维素醚和

9、添加其它的添加剂等方法可以改善纤维素醚的结皮现象。在使用纤维素醚时应该注意的是，当纤维素醚掺量过高或粘度过大时，会增加砂浆的需水量，工作性降低，施工中感觉吃力（粘抹子）；纤维素醚会延缓水泥的凝结时间，特别是在掺量较高时缓凝作用更为显著；此外，纤维素醚也会影响砂浆的开放时间、抗垂流性能和粘结强度。纤维素醚一般适用于使用厚度5mm以下的干混砂浆产品。砂浆稠化粉砂浆稠化粉是一种非石灰、非引气型粉状材料，主要成分是蒙脱石和有机聚合物改性剂以及其他矿物助剂，通过对水的物理吸附作用，使砂浆达到保水增稠之目的。由于其保水增稠作用是以无机材料为主，有机材料为辅，它使水泥砂浆既具有一定的保水增稠作用，又避免了纤

10、维素醚的结皮现象。它与各种水泥相容性好。掺稠化粉的建筑砂浆耐水，长期浸水强度稳定发展，在大气中强度也稳定发展。冻融循环后，强度损失和质量损失少。在等水泥用量条件下，掺稠化粉砂浆较水泥石灰混合砂浆粘结强度提高25，收缩降低35，抗渗性提高25，砌体强度符合砌体结构设计规范要求。因此，目前上海地区主要使用砂浆稠化粉作为湿拌砂浆和普通干混砂浆所用的保水增稠材料。用砂浆稠化粉配制的预拌砂浆还可作为混凝土小型空心砌块的专用砂浆和蒸压灰砂砖的专用砂浆。二十多年来，我国不少科技人员先后尝试过多种取代石灰膏的研究工作，如八十年代风行一时的引气剂（松香皂类引气剂），引气剂俗称微沫剂，采用引气剂塑化技术以改善砂浆

11、的可操作性，其原理为通过在水泥砂浆中引入微小空气气泡使砂浆蓬松、柔软，但添加引气剂后砂浆的保水性和粘性没有得到根本改善，甚至还有所降低。建设部曾委托科研单位做了大量试验，试验结论是掺加引气剂后砂浆砌体强度降低10%以上，为此砌体工程施工及验收规范（GB 50203-98）中明确规定引气剂最多只能取代50%的石灰膏。并且引气剂掺加量极少，一旦计量不准将大幅度降低砂浆强度和和易性。同时引气剂类产品还存在气泡稳定性问题，砂浆的含气量还与搅拌时间、方法和水泥品种等密切相关。总之，使用引气剂类材料生产建筑砂浆，生产和施工工艺要求复杂，砂浆质量不稳定，更为严重的是将影响砂浆的耐久性，近几年来，微沫剂在上海

12、已很少看到。因此，上海市在推行商品砂浆中，禁止采用引气剂类材料作为保水增稠材料。八十年代后期，也有些单位研制成消化石灰粉、石膏和粉煤灰（包括和硼泥之类其他细粉料）为主的无机砂浆稠化材料，但也因为使用功能、可操作性及耐久性等方面的原因而未能推广。传统砂浆为保持砂浆的工作性和保水性在其中加入了石灰膏。众所周知，石灰是一种气硬性建筑材料，因此混合砂浆不能用于地下工程。我国砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ98-2000）和砌体工程施工质量验收规范（GB50203-2002）都明确规定“消化石灰粉不得直接用于拌制建筑砂浆”，除了消化石灰粉颗粒太粗因素外，一个主要原因是我国的石灰生产工艺落后，大都采用土窑、

13、立窑烧制石灰，同一窑石灰因烧成温度不可避免存在差异，从而形成部分石灰“过烧”和“欠烧”现象，表现为有效氧化钙含量低，一般在70%-85%，达不到90%。此外，过烧石灰水化速度十分缓慢，经常是砂浆硬化后，它还在继续水化，导致砂浆本身破坏。具体表现为抹灰层的爆灰、开裂和起壳等质量通病。为此，有关规范对石灰泡水时间以及石灰膏的过滤都作出了详细的规定。另外石灰的生产要消耗大量的能源和产生大量二氧化碳，为环境保护我们要尽量减少石灰的使用量。因此，上海市在推行商品砂浆中，禁止采用石灰膏作为保水增稠材料。国际上，西方发达国家如美国、德国、意大利等都在干混砂浆生产技术的研制与开发上取得了一定的成效。其技术关键

14、是研制一种粉状砂浆增塑剂取代全部石灰膏，并且用量大大低于石灰膏，从而为砂浆商品化生产提供了技术保障。为此，为了推行商品砂浆，我国也迫切需要研制一种适合我国国情的新型保水增稠材料。1994年6月起在上海建委立项，目标是研制一种非石灰、非引气型粉状复合砂浆稠化材料，在砌筑砂抹灰砂浆中取代全部石灰膏，并为今后商品砂浆的生产创造条件。1995年10月通过上海市建委鉴定，鉴定意见认为：“稠化粉不含石灰和引气成份，是一种新型砂浆保水增稠材料，可替代全部石灰膏用于混合砂浆中。与传统砂浆相比，掺稠化粉砂浆与混凝土、砖粘结牢固，抗渗性好，收缩值低，适用于所有砌筑和粉刷砂浆，用于砌筑墙体有利于克服起壳、开裂等质量

15、弊病。稠化粉砂浆，施工方便，劳动强度低，减轻环境污染，为文明施工创造了条件，其综合技术经济效益显著。推广应用前景广阔，同意批量生产。砂浆稠化粉在原材料方面突破了国外传统，达到了国际先进水平。建议进一步开发适用于预拌砂浆和商品砂浆的系列产品。”1999年砂浆稠化粉获上海市新产品二等奖，稠化粉生产工艺简便，无需烧制，无废水和废气产生，每生产10000吨砂浆稠化粉，可节约烧制石灰的标煤约8000吨，减少CO2排放约2500吨。符合国家能源和环保政策。用砂浆稠化粉配制干混砂浆，材料成本约90-100元/吨，同国外技术（消化石灰粉+纤维素醚）相比可降低材料成本约30-50%，适合我国国情。稠化粉不含石灰

16、成分，使砂浆具有水硬性；不含引气组分，保证砂浆所砌筑的砌体强度能满足强制性规范要求和保证砂浆的耐久性（见表2-28）；不含纤维素醚，以减少砂浆的强度损失（见表2-29）。稠化粉主要原材料为无机材料，通过无机材料与有机材料复配，使稠化粉具有保水增稠作用，使砂浆各项技术指标优于传统砂浆。表2-28 石灰膏、引气剂与稠化粉对砌体性能影响项目保水增稠材料砂浆强度MPa砂浆密度kg/m3砼小砌块强度MPa砌体轴心抗压强度MPa相对百分数 %ZS-1石灰膏8.9205015.17.53100ZS-2引气剂7.5161015.15.9479ZS-3稠化粉8.1209015.17.74103备注：砂浆的水泥：

17、砂=1：5。稠度控制在（70-80）mm。表2-29 稠化粉与纤维素醚对砂浆性能影响项目干粉料比例 %水%稠度mm分层度mm密度kg/m3R28MPa水泥保水增稠材料粉煤灰砂A-112.03.986.078.0217.21021120008.93A-212.30.266.1781.5017.397217304.40备注：“A-1”所用的保水增稠材料是稠化粉；“A-2”所用的保水增稠材料是纤维素醚。（二） 性能试验研究1、硬化前性能试验研究砂浆硬化前性能指标有稠度、分层度、密度和凝结时间。分层度是衡量砂浆保水性的重要技术指标，分层度值小，砂浆保水性好；分层度值大，砂浆保水性差，砂浆的粘结性能也会

18、受到影响。但分层度值并不是越小越好，保水性太好的抹灰砂浆反而容易产生起壳、开裂等质量问题，因此，砂浆分层度宜控制在10-20mm之间。在等稠等水泥用量条件下，水泥稠化粉砂浆与传统砂浆对比试验结果见表2-30。表2-30 等水泥用量砂浆对比试验编号砂浆配合比 kg/m3稠度mm分层mm密度kg/m3R28MPa水泥石灰膏稠化粉砂水H-13203200128018011413212017.9H-2320064135036011712213018.4H-330792013822689016205014.9H-430003014103208718207018.1H-523123101394198951

19、521008.59H-62310461450313891521209.9H-750000125036010621220042.0H-8497025125036010612220041.2备注：H-1编号的砂浆凝结时间为6h07min。H-2编号的砂浆凝结时间为7h 15min。试验表明，在等稠等水泥用量条件下，水泥稠化粉砂浆与混合砂浆的分层度相当，密度基本相同，凝结时间略有延长。水泥稠化粉砂浆的分层度值明显优于水泥砂浆，密度相同，凝结时间延长，可操作性明显改善。2、硬化后性能试验研究砂浆硬化后指标有抗压强度、粘结抗拉强度和耐久性。在等水泥条件下，水泥稠化粉砂浆和传统砂浆抗压强度基本相同，粘结抗

20、拉强度有大幅度的提高（见表2-31）。表2-31 砂浆粘结强度试验编号砂浆配合比 kg/m3稠度mm分层度mm28d粘结抗拉强度 MPa水泥石灰膏稠化粉砂水与粘土砖粘结与混凝土粘结H-132032001280180114130.2340.101H-23200641350360117120.2940.144H-7500001250360106210.1530.138H-84970251250360106120.4570.204 水泥稠化粉砂浆长期浸水强度呈稳定增长，并且经15次冻融循环后强度反而提高，说明耐水性良好，经15次干湿循环后，强度也没有损失，说明水泥稠化粉砂浆耐大气稳定性良好，并且收缩

21、值也较低。（见表2-32）。表2-32 水泥稠化粉砂浆物理力学性能测试项目试验结果28d抗压强度（MPa）18.090d抗压强度（MPa）29.3吸水率（%）10.9饱水三个月强度（MPa）31.8收缩值（90d）（）0.58抗渗性S5干湿循环15次强度损失 %-22.7抗冻性冻融后强度损失 %-9.8冻融后质量损失 %0备注：砂浆配合比：水泥：稠化粉：砂：水=1：0.2：4.2：1.03、砂浆砌体力学性能试验研究砌体力学试验是国家强制性规范砌体结构设计规范（GBJ50003-2001）要求必须试验的项目，它表达了砂浆与块体材料的粘结与共同工作性，采用稠化粉作为保水增稠材料配制的不同强度等级的

22、砌筑砂浆砌筑而成的各种砖砌体力学性能试验结果见表2-332-37。表2-33 MU15混凝土多孔砖、M5砂浆砌筑的砌体力学性能数理统计结果项目试验值GBJ50003-2001技术要求平均值Mpa标准离差MPa变异系数%标准值MPa设计值MPa标准值MPa设计值MPa轴心抗压5.670.74813.24.442.962.941.83通缝抗剪0.2850.057420.10.1910.1270.190.11弯曲抗拉沿通缝0.3200.038011.70.2570.1720.190.11弯曲抗拉沿齿缝0.67300.05067.50.5900.3930.380.23备注：M5.0砂浆实测强度为3.8

23、MPa，底模为混凝土多孔砖。表2-34 MU15混凝土多孔砖、M10砂浆砌筑的砌体力学性能数理统计结果项目试验值GBJ500032001技术要求平均值Mpa标准离差MPa变异系数%标准值MPa设计值MPa标准值MPa设计值MPa轴心抗压8.770.7458.57.555.033.702.31通缝抗剪0.5230.078815.00.3930.2620.270.17弯曲抗拉沿通缝0.5390.088616.40.3930.2620.270.17弯曲抗拉沿齿缝0.7070.03074.40.6570.4380.530.33备注：M5.0砂浆实测强度为8.3MPa，底模为混凝土多孔砖。表2-35 M

24、U15混凝土双孔砖、M10砂浆砌筑的砌体力学性能数理统计结果项目试验值GBJ500032001对砖砌体的技术要求平均值MPa标准离差MPa变异系数%标准值MPa设计值MPa标准值Mpa设计值MPa轴心抗压9.500.7517.98.265.513.702.31通缝抗剪0.9930.22622.70.6210.4140.270.17备注：砂浆实测强度20MPa，底模为普通烧结砖。表2-36 MU20烧结普通砖砖、M10砂浆砌筑的砌体力学性能数理统计结果项目试验值GBJ500032001对砖砌体的技术要求平均值MPa标准离差MPa变异系数%标准值MPa设计值MPa标准值Mpa设计值MPa轴心抗压8

25、.830.94710.77.274.543.702.31通缝抗剪0.5310.12323.20.330.210.270.17备注：砂浆实测强度为16.6MPa，底模为普通烧结砖。表2-37 MU20烧结普通砖砖、M10粉煤灰干混砂浆砌筑的砌体力学性能数理统计结果项目试验值GBJ500032001对砖砌体的技术要求平均值MPa标准离差MPa变异系数%标准值MPa设计值MPa标准值Mpa设计值MPa轴心抗压12.61.048.310.96.814.272.67通缝抗剪0.8080.12515.50.600.380.270.17备注：砂浆实测强度为20.3MPa，底模为普通烧结砖。试验表明，用稠化粉

26、配制的砌筑砂浆可用于砖、砌块等墙体材料的砌筑施工，其砌体力学性能完全满足规范的要求。至今稠化粉已在上海市数百个工程推广使用。其中M30水泥稠化粉砂浆用于我国第一幢18层混凝土小砌块配筋砌体结构试点工程的砌筑，M20、M15水泥稠化粉砂浆用于8层12层混凝土小砌块配筋砌体结构试点工程的砌筑，M5水泥稠化粉砂浆用于上粮六库综合楼加气混凝土砌块、煤渣混凝土小砌块填充墙的砌筑。水泥稠化粉砂浆还用于徐汇苑、正大家园、紫荆苑、天山河畔花园的内外墙抹灰，有的还与聚丙稀单丝纤维复合用于外墙抹灰，取得了良好的抗裂效果。膨润土又叫蒙脱土，是以蒙脱石为主要成分的层状硅铝酸盐。膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，

27、层间阳离子为Na时称钠基膨润土；层间阳离子为Ca时称钙基膨润土；层间阳离子为H时称氢基膨润土(活性白土)；层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。一般把颗粒粒径在1100nm的材料称为纳米材料。膨润土的颗粒粒径是纳米级的，是亿万年前天然形成的，因此，国外有把膨润土称为天然纳米材料的。膨润土具有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积820倍的水而膨胀至30倍；在水介质中能分散成胶体悬浮液，并具有一定的黏滞性、触变性和润滑性，它和泥砂等的掺合物具有可塑性和黏结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。膨润土素有“万能”黏土之称，广泛应用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其它工业部门。 膨润土在砂浆中的作

28、用机理：膨润土为溶胀材料，其溶胀过程将吸收大量的水，使砂浆中的自由水减少，导致砂浆流动性降低，流动性损失加快。膨润土为类似蒙脱石的硅酸盐，主要具有柱状结构，因而其水解以后，在砂浆中可形成卡屋结构，增大砂浆的稳定性，同时其特有的滑动效应，在一定程度上提高砂浆的滑动性能，增大可泵性。 蒙脱石在纯水介质中，能全部表现出上述性质，而在含有盐分的水中，则上述性质要发生很大的变化，由于其它可溶性离子侵入蒙脱石的四面体和八面体，减弱了其膨胀性、粘性、稠性、润滑性和触变性。砂浆中水泥水化后，形成硅酸盐、硫酸盐溶液，溶液中富含钙离子、钠离子，大大削弱了蒙脱石水化后的膨胀性、粘性、稠性、润滑性和触变性，并且蒙脱石

29、对水泥水化也有妨碍作用，宏观表现为降低强度，增加收缩。因此，必须对蒙脱石进行改性，使其在富含钙离子、钠离子的盐溶液介质中仍能保持膨胀性、粘性、稠性、润滑性和触变性。保水增稠材料应是非石灰类。 传统的保水增稠材料为石灰膏，它通过平面多层矿物结构的物理吸附水原理，在凝结硬化前使得砂浆水分不易从浆体析出，并且使砂浆拌合物形成膏状物，砂浆既可在外力作用下变形，又可在外力消失后本身能承受一定的荷载，硬化后石灰膏所保持的水分能使砂浆中水泥获得充足的水分进行水化。但是，石灰是一种气硬性胶凝材料，而水泥是一种水硬性胶凝材料，石灰在水泥石灰混合砂浆体系中所起的作用也仅局限于保水增稠作用，而砂浆硬化后，石灰产物将形成水泥石灰砂浆中的薄弱环节，它是水泥石灰混合砂浆易渗水和收缩大的主要因素。为此，砌体结构设计规范（GB50003-2001）6.2.2条规定，地面以下或防